在物理学方面，牛顿取得了力学、热学、光学等多方面的巨大成就。牛顿是经典力学理论的开创者。他在伽利略等人工作的基础上，进行了深入研究，经过大量的实验，总结出了运动三定律，创立了经典力学体系。牛顿所研究的机械运动规律，首先是建立在绝对时空观基础之上的。绝对化的时间和绝对化的空间是指不受物体运动状态影响的时间和空间。在两个匀速运动状态下的观察者，对机械运动具有相同的测量结果。在高速运动状态下，这种时空观已不能采用，这时（运动速度与光速可以比拟），牛顿力学将被相对论力学所代替。在微观情况下，由于粒子的波动性已明显表现出来，牛顿力学将被量子力学所代替。牛顿在力学方面另一巨大贡献是在开普勒等人工作的基础上，发现了万有引力定律。牛顿认为：太阳吸引行星，行星吸引卫星，以及吸引地面上一切物体的力都是具有相同性质的力。牛顿用微积分证明了，任何一曲线运动的质点，如果半径指向静止或匀速直线运动的点，且绕次点扫过与时间成正比的面积，则此质点必受指向该点的向心力的作用，如果环绕的周期之平方与半径的立方成正比，则向心力与半径的平方成反比。牛顿还在力学发展中，首先确定了一系列的基本概念，如质量、动量、惯性和力等。经过牛顿的工作，力学已形成了严密、完整、系统的科学体系。
在力学上,伽利略是第一个把实验引进力学的科学家，
他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学
定律。1582年前后，他经过长久的实验观察和数学推算，
得到了摆的等时性定律。接着在1585年因家庭经济困难
辍学。离开比萨大学期间，他深入研究古希腊学者欧几
里得、阿基米德等人的著作。他根据杠杆原理和浮力原
理写出了第一篇题为《天平》的论文。不久又写了论文
《论重力》，第一次揭示了重力和重心的实质并给出准
确的数学表达式，因此声名大振。与此同时，他对亚里
士多德的许多观点提出质疑。
----在1589～1591年间，伽利略对落体运动作了细致的
观察。从实验和理论上否定了统治千余年的亚里士多德
关于“落体运动法则”确立了正确的“自由落体定律”，
即在忽略空气阻力条件下，重量不同的球在下落时同时
落地，下落的速度与重量无关。根据伽利略晚年的学生
V.维维亚尼的记载，落体实验是在比萨斜塔上公开进行
的，但在伽利略的著作中并未明确说明实验是在比萨斜
塔上进行的。因此近年来对此存在争议。
----伽利略对运动基本概念，包括重心、速度、加速度
等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。尤其是
加速度概念的提出，在力学史上是一个里程碑。有了加
速度的概念，力学中的动力学部分才能建立在科学基础
之上，而在伽利略之前，只有静力学部分有定量的描述。
伽利略曾非正式地提出过惯性定律（见牛顿运动定
律）和外力作用下物体的运动规律，这为牛顿正式提出
运动第一、第二定律奠定了基础。在经典力学的创立上，
伽利略可说是牛顿的先驱。
----伽利略还提出过合力定律，抛射体运动规律，并确
立了伽利略相对性原理。
----伽利略在力学方面的贡献是多方面的。这在他晚年
写出的力学著作《关于两门新科学的谈话和数学证明》
中有详细的描述。在这本不朽著作中，除动力学外，还
有不少关于材料力学的内容。例如，他阐述了关于梁的弯曲试验和理论分析，正确地断定梁的抗弯能力和几何
尺寸的力学相似关系。他指出，对长度相似的圆柱形梁，
抗弯力矩和半径立方成比例。他还分析过受集中载荷的
简支梁，正确指出最大弯矩在载荷下，且与它到两支点
的距离之积成比例。伽利略还对梁弯曲理论用于实践所
应注意的问题进行了分析，指出工程结构的尺寸不能过
大，因为它们会在自身重量作用下发生破坏。他根据实
验得出，动物形体尺寸减小时，躯体的强度并不按比例
减小。他说：“一只小狗也许可以在它背上驮两三只同
样大小的狗，但我相信一匹马也许连一匹和它同样大小
的马也驮不起。”
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