历史的回顾
远在两千多年以前，人们已经提出了运动和力的关系问题.可是直到伽利略和牛顿时代，才对这个问题给出了正确的答案.
在17世纪前人们普遍认为力是维持物体运动的原因.用力推车，车子才前进，停止用力，车子就要停下来.古希腊的哲学家亚里士多德（公元前384—前322）根据这类经验事实得出结论说：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来.
在亚里士多德以后的两千年内，动力学一直没有多大进展.直到17世纪，意大利著名物理学家伽利略才根据实验指出，在水平面上运动的物体所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故.设想没有摩擦，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度继续运动下去.
伽利略根据理想实验进行推论.让小球沿一个斜面从静止滚下来，小球将滚上另一个斜面.如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度.他推论说，如果减小第二个斜面的倾角，小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程.继续减小第二个斜面的倾角，使它最终成为水平面，小球就再也达不到原来的高度，而沿水平面以恒定速度持续运动下去.
伽利略的实验虽然是想象中的实验，但它是建立在可靠的事实基础之上的.这类理想实验以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地揭示了自然规律.
伽利略同时代的法国科学家笛卡儿（1596—1650）进一步补充和完善了伽利略的论点，他认为：如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向.笛卡儿为发展动力学又迈出了重要的一步.
牛顿第一定律
牛顿在伽利略等人的研究基础上，并根据他自己的研究，系统地总结了力学的知识，提出了三条运动定律，其中第一条定律的内容是：
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止.
这就是牛顿第一定律.物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性质叫做惯性.牛顿第一定律又叫做惯性定律.
当汽车突然开动的时候，汽车里的乘客会向后面倾倒（图甲）.这是因为汽车己经开始前进，乘客的下半身随车前进，而上半身由于惯性还要保持静止状态的缘故.当汽车突然停止的时候，汽车里的乘客会向前面倾倒（图乙）.这是因为汽车已经停止，乘客的下半身随车停止，而上半身由于惯性还要以原来速度前进的缘故.一切物体都具有惯性，物体的运动并不需要力来维持.惯性是物体的固有性质，不论物体处于什么状态，都具有惯性.
任何物体都和周围的物体有相互作用，不受外力作用的物体是不存在的，所以牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态是一种理想化的状态.这种状态虽然不可能实现，但牛顿第一定律却正确揭示了运动和力的关系：力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因.这就使人们的认识走上了正确的道路，为力学的发展奠定了坚实的基础.
力是物体产生加速度的原因
一个物体，如果它的速度的大小和方向都保持不变，我们就说，这个物体的运动状态保持不变.如果这个物体的速度发生了改变，即速度的大小和（或）方向发生了改变， 我们就说，这个物体的运动状态发生了改变.
牛顿第一定律告诉我们，物体如果没有受到力的作用，物体的运动状态不发生改变.由此可以知道，如果物体的运动状态发生了改变，必定要有力作用在物体上.
列车出站时，在机车牵引力的作用下，由静止开始运动，并且速度不断增大；列车进站时，由于受到阻力的作用，速度不断减小，最后停下来.抛出的手榴弹，射出的炮弹，由于受到重力的作用，速度的大小和方向都不断发生改变，做曲线运动.可见，物体运动状态的改变，是由于受到了力的作用，力是物体运动状态发生改变的原因.
物体运动状态发生改变时，物体具有加速度，所以，力是使物体产生加速度的原因.
质量是物体惯性大小的量度
物体运动状态的改变，还跟物体的质量有关系.一辆空车和一辆装满货物的车，在相同的牵引力的作用下由静止开始运动，它们的运动状态改变的情况并不相同.空车的质量小，在较短的时间内可以达到某一速度，产生的加速度大，运动状态容易改变.装满货物的车，质量大，要在较长的时间内才能达到相同的速度，产生的加速度小，运动状态难改变.
质量小的物体，运动状态容易改变，我们说它的惯性小.质量大的物体，运动状态难改变，我们说它的惯性大.可见，质量是物体惯性大小的量度.
惯性的大小在实际中是经常要加以考虑的.当我们要求物体的运动状态容易改变时，应该尽可能减小物体的质量.歼击机的质量比运输机、轰炸机小得多，在战斗前还要抛掉副油箱，以进一步减小质量，就是为了提高歼击机的灵活性.相反，当我们要求物体的运动状态不易改变时，应该尽可能增大物体的质量.电动抽水站的电动机和水泵都固定在很重的机座上，就是要增大它们的质量，以尽量减小它们的振动或避免因意外的碰撞而移动.
加速度和力的关系
既然力是产生加速度的原因，那么，加速度和力存在着什么关系呢？
研究表明：对质量相同的物体来说，物体的加速度跟作用在物体上的力成正比.用数学公式表示就是
或者a∝F
这个结论告诉我们，要使物体在短时间内速度的改变很大，即加速度很大，就必须提供很大的作用力.比如，竞赛用的小汽车，要求起动后几秒钟内速度由零达到60m/s以上，它们都装备功率很大的发动机，以提供大的牵引力.巨型喷气客机要求起动后在短时间内速度达到800km/h～900km/h，它们起飞的推力需达到几十万牛顿.
加速度和质量的关系
外力一定时，加速度和质量存在着什么关系呢？
研究表明：在相同的力作用下，物体的加速度跟物体的质量成反比.用数学公式表示就是
牛顿第二定律
总结上面的结果，我们对力、质量和加速度的关系得到下述结论：物体的加速度跟作用力成正比，跟物体的质量成反比.这就是牛顿第二定律.
加速度和力都是矢量，它们都是有方向的.牛顿第二定律不但确定了加速度和力的大小之间的关系，还确定了它们的方向之间的关系：加速度的方向跟引起这个加速度的力的方向相同.
牛顿第二定律也可以用数学公式来表示，这就是
或者F∝ma.
上式可改写成等式F=kma.式中的k是比例常数.如果公式中的物理量选择合适的单位，可以使k=1，从而使公式简化.我们在前面已经讲过，在国际单位制中力的单位是牛顿.其实，牛顿这个单位就是根据牛顿第二定律定义的：使质量是1kg的物体产生1m/s2加速度的力，叫做1N.即
1N=1kg·m/s2.
可见，如果都用国际制单位，则k=1，上式简化为
F=ma.
这就是牛顿第二定律的公式.
上面讲的是物体受到一个力作用的情况.物体受到几个力的作用时，牛顿第二定律公式中的F表示外力的合力.这样，我们可以把牛顿第二定律进一步表述为：
物体的加速度跟所受的外力的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同.写成公式就是
F合=ma.
牛顿第二定律说明：只有物体受到外力的作用，物体才具有加速度.外力恒定不变时，加速度也恒定不变；外力随着时间改变的时候，加速度也随着时间改变.在某一时刻，外力停止作用，加速度随即消失，物体由于具有惯性，将保持该时刻的运动状态不再改变.
【例题】一个物体，质量是2kg，受到互成120°角的两个力F1和F2的作用，这两个力的大小都是10N，这个物体产生的加速度是多大？
力是物体间的相互作用
力是物体对物体的作用，只要有力发生，就一定要有受力物体和施力物体.
牛顿运动定律成立的参考系，称为惯性参考系，简称惯性系。牛顿运动定律不成立的参考系，称为非惯性系。研究地面上物体的运动时，地面参考系可认为是惯性系，相对于地面做匀速直线运动的参考系，也是惯性系。研究行星的公转时，太阳参考系可认为是惯性系。在本书中，我们一般都以惯性系作为参考系。
用手拉弹簧，弹簧受到手的拉力，同时弹簧发生形变，手也受到弹簧的拉力.坐在椅子上用力推桌子，会感到桌子也在推我们，我们的身体要向后移.在平静的水面上，在一只船上用力推另一只船，另一只船也要推前一只船，两只船将同时向相反方向运动.
在水面上放两个软木塞，一个软木塞上放一个小磁铁，另一个软木塞上放一个小铁条，可以看到，由于小磁铁和小铁条相互吸引，两个软木塞相向运动起来.地球和地面上物体之间的作用也是相互的，地面上的物体受到地球的吸引（重力），地球也受到地面上的物体的吸引.
观察和实验表明，两个物体之间的作用总是相互的.一个物体对另一个物体有力的作用，后一个物体一定同时对前一个物体有力的作用，力是物体与物体间的相互作用.物体间相互作用的这一对力，通常叫做作用力和反作用力.我们把其中一个力叫做作用力，另一个力就叫做反作用力.
牛顿第三定律
作用力和反作用力之间存在什么样的关系呢？
研究表明，两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上.这就是牛顿第三定律.
牛顿第三定律在生活和生产中应用很广泛.人走路时用脚蹬地，脚对地面施加一个作用力，地面同时给脚一个反作用力，使人前进.轮船的螺旋桨旋转时，用力向后推水，水同时给螺旋桨一个反作用力，推动轮船前进.汽车的发动机驱动后轮转动，由于轮胎和地面间有摩擦，车轮向后推地面，地面给车轮一个向前的反作用力，使汽车前进.汽车的牵引力就是这样产生的.如果把后轮架空，不让它跟地面接触，这时让发动机驱动后轮转动，由于车轮不推地面，地面也不产生向前推车的力，汽车就不能前进.
就是m/s.同样，用公式F=ma来求力，如果质量用kg作单位，加速度用m/s2作单位，求出的力的单位就是kg·m/s2，也就是N.
可见物理公式在确定物理量的数量关系的同时，也确定了物理量的单位关系.因此，我们可以选定几个物理量的单位作为基本单位，根据物理公式中其他物理量和这几个物理量的关系，推导出其他物理量的单位.
单位（kg），利用公式F=ma就可以推导出力的单位（N）.这些推导出来的单位叫做导出单位.基本单位和导出单位一起组成了单位制.
在力学中，选定长度、质量和时间这三个物理量的单位作为基本单位，就可以导出其余的物理量的单位.选定这三个物理量的不同单位，可以组成不同的力学单位制.在国际单位制（SI）中，取m（长度单位）、 kg（质量单位）、 s（时间单位）作为基本单位.
【例题】一个原来静止的物体，质量是7kg，在14N的恒力作用下，5s末的速度是多大？5s内通过的路程是多少？
牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的运动情况和受力情况联系起来.如果已知物体的受力情况，由牛顿第二定律求出加速度，再由运动学的公式就可以知道物体的运动情况.相反地，已知物体的运动情况，知道了加速度，由牛顿第二定律就可以求出未知的力.
【例题1】一个静止在水平地面上的物体，质量是2kg，在6.4N的水平拉力作用下沿水平地面向右运动，物体与水平地面间的滑动摩擦力是4.2N.求物体4s末的速度和4s内发生的位移.
【例题2】一个滑雪的人，质量m=75kg，以v0=2m/s的初速度沿山坡匀加速地滑下，山坡的倾角θ=30°，在t=5s的时间内滑下的路程s=60m .求滑雪人受到的阻力（包括滑动摩擦和空气阻力）.
自从人造地球卫星和宇宙飞船发射成功以来，人们经常谈到超重和失重，究竟什么是超重和失重呢？
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【例题】
升降机以O.5m/s2的加速度匀加速上升，站在升降机里的人质量是50kg，人对升降机地板的压力是多大？如果人站在升降机里的测力计上，测力计的示数是多大？
可见，升降机加速上升的时候，人对升降机地板的压力比人实际受到的重力要大.物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受重力的情况称为超重现象.
升降机加速下降的时候，人对升降机地板的压力比人受到的重力小.物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受重力的情况为失重现象.
当升降机带着人和测力计一起以重力加速度g加速下降时，测力计的示数为零，就好像人完全没有受到重力一样.物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于零的这种状态，叫做完全失重状态.
应当指出，物体处于超重或失重状态时地球作用于物体的重力始终存在，大小也没有发生变化，只是物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）发生了变化，看起来好像物体的重量有所增大或减小.
自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就。经典力学在科学研究和生产技术中有广泛的应用.经典力学和天文学相结合，建立了天体力学.经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学、材料力学、结构力学等等.从地面上的各种物体的运动到天体的运动；从大气的流动到地壳的变动；从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从人力车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动；从投出篮球到发射导弹、人造卫星——所有这些都服从经典力学的规律.经典力学的结果，在如此广阔的领域里与实际相符合，证明了牛顿运动定律的正确性.
但是，牛顿运动定律与一切物理定律一样，也有一定的适用范围.
处理宏观物体的低速运动（指远小于光速的运动）问题，如上面提到的各种宏观物体的运动，经典力学是完全适用的.20世纪初，著名的物理学家爱因斯坦（1879—1955）提出了狭义相对论，改变了经典力学的一些结论.在经典力学中，物体的质量是固定不变的，而相对论指出质量要随着速度而增大.在低速运动中（如地球以3×104m/s的速度绕太阳公转），质量的增大十分微小，经典力学完全适用.当速度接近光速c时，如速度v=0.8C时，质量约增大到原质量的1.7倍.这时，经典力学就不适用了.
19世纪末和20世纪初以来，物理学的研究深入到微观世界，发现电子、质子、中子等微观粒子，不仅具有粒子性，而且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学来说明.20世纪初期，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用.这就是说，经典力学一般也不适用于微观粒子.
相对论和量子力学的出现，说明人类对自然界的认识更加深入，而不表示经典力学失去意义.物理学的发展，使人们认识到经典力学有它的适用范围：经典力学只适用于解决宏观物体的低速运动问题，不能用来处理高速运动问题；经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子.