力學----動力學
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靜力學的部分是討論物體不受外力或所受合力為零時的情形，但是此時物體並不是一定要靜止，還有可能維持等速度運動，所以接下來的動力學就在討論物體受力與運動之間的關係，此時必須先加入質量這個基本物理量，然後介紹牛頓的三大運動定律，並且從中引出物理中一個非常重要的基本定律－動量守恆定律；然後再透過開普勒的三個行星運動定律，引出牛頓的萬有引力定律；此處所用的概念不多，但是因為配合著物體各式各樣的運動模式，產生千變萬化的題目，也是往後各種物學的基礎，重要性不言可喻。
1.慣性與質量：慣性顧名思義就是『維持原來運動狀態的特性』，所謂運動狀態就是物體的速度大小及方向，試想：改變一個物體運動狀態的難易程度和物理上的什麼東西相關呢？答案就是物質的量（質量mass），質量愈大者愈不容易被改變運動狀態，這是很容易理解的，所以我們說物理上代表慣性的量就稱為質量」，至於質量在定量上的定義則是由：4℃時1公升的純水質量稱為1公斤（㎏），其餘質量則運用比例關係得到，所以質量是一種基本量。
2.牛頓第一運動定律：最早，阿里士多德經由觀察馬車運動得到以下結論：「物體要維持運動必須要受外力」，經由接下來許許多多科學家及哲學家的努力，以及伽利略運用偉大的辯證法來證實，最後才由牛頓將物體不受力或合力為零的情形描述為第一運動定律：『物體若不受外力或合力為零，則靜者恆靜，動者恆作等速直線運動』，這個定律看似簡單，但是同學們最容易忽略的卻是前提－「不受外力或合力為零」，所以在處理物體靜止或等速度運動時會忘記合力為零的條件。
3.動量：前面說過速度是代表物體「運動狀態」的物理量，然而這個運動狀態並不能代表物體的全部，例如火車與汽車若以相同的速度行進，並不能說兩者相同，因為它們畢竟質量不同，所以在此我們要介紹另一個物理量－動量 p（momentum），它代表的是「物體運動的量」，依此想法，這個量應該與質量成正比，也應該與速度成正比，於是可以定義成 p = m v，單位為㎏m/s；這個量不像質量、速度可以直接測量，也不像後面要說的力可以感覺得到，所以很多同學在此很難理解及體會，一般都是直接當成公式背起來，卻不了解它真實的意義；另外動量是一種向量，它的四則運算就必須滿足向量的運算方式，並且它可以用解析法加以分解，這些在後面的運算中都經常用到。
4.牛頓第二運動定律：在此我比較建議同學學習較廣泛的牛頓第二運動定律，這樣比較能夠了解動力學的全貌，那就是『物體所受的外力和，即為單位時間內物體動量的變化量』，寫成數學式就是F=Δp/Δt ，單位為㎏m/s2（後來為了紀念牛頓而將這個單位簡稱為牛頓N），至於為什麼要這樣寫呢？原因是動量的變化量可以由下列式子推導而得：
p = mv
p' = (m +Δm)(v + Δv)
Δp = p' - p = Δm．v + m．Δv +Δm．Δv
上式中的第三項由於比較之下太小可以忽略不計；若運動過程中質量不變，則第一項也可以忽略，於是就得到一般大家常常見到的 F=ma；但是若運動中物體的質量發生變化，則第一項就不能忽略了，這在火箭升空及最近流行的科學競賽（水火箭）中就是很重要的一項，所以建議大家去了解真正的牛頓第二運動定律表示法，不要只記得 F=ma。
由牛頓第二運動定律還可以得知，「加速度的方向必須與力的方向相同」，這一點在運動學中就一再強調過，加速度的來源是力，所以物體的運動方向並不一定要和加速度方向相同，這是同學經常有的迷失概念。
5.動量守恆定律：在牛頓第二運動定律中，若是 F=0，則 Δp=0，於是物體的動量就必須守恆（沒有變化即是守恆），更廣泛的說，若物體在某個方向不受外力，則某個方向的動量就必須要守恆，如果質量又不變，則在此方向不是靜止就是作等速運動，這似乎又和牛頓第一運動定律相互輝映；這裡能夠變化題目可以說多不可數，但是只要抓住動量守恆的條件，就不難解決了；另外，動量守恆定律可以說是物理界最重要的兩大定律之一（另一個是能量守恆定律），它不僅運用在古典力學，連近代物理中的量子力學、相對論也無法對它做任何改變，運用的範圍極廣，是學習物理者一定要銘記在心的定律。
6.內力與外力：這裡要說明一下前面定律中一直提到的「外力」，在講這個觀念之前就必須先介紹「系統」這個概念，當我們討論兩個以上物體運動時，經常用「質心」這個概念來敘述整體運動狀態，也就是說，我們可以把這兩個物體視為一體；若是其中一個物體受到外來的力量，則整體運動狀態也會改變；但是如果是兩者之間相互作用呢？則我們說：「對個別物體而言，受到的是外力，所以運動狀態會改變，但是針對整體而言，這個相互作用力是屬於內力，所以整體（質心）的運動狀態不會改變」，這個區分之處同學們一定要特別注意，因為系統或個體的選擇對解題方式有決定性的影響。
7.牛頓第三運動定律：在此要說明一項至今仍有爭議的看法，那就是牛頓第三運動定律內容究竟是什麼？我舉下列例子來說明：有兩個物體質量分別為 m1、m2 ，若其中 m1施一個力 F12給於 m2，導致 m2產生了動量變化量Δp2 ，於是 F12=Δp2/Δt，由於前面說過，兩者之間的相互作用是屬於內力，系統的總動量必須要守恆，所以m1本身也必須要產生大小相同的動量變化量 Δp1=-Δp2，又由於兩者作用的時間必須相同，所以m1 也必須受到來自於 m2的力 F21=Δp1/Δt=-Δp2/Δt=-F12，於是得到以下結論：『當A物體施一個作用力於B時，B必同時施一個大小相等、方向相反、作用在同一直線上的反作用力於A』；但是有科學家認為，牛頓的第三運動定律應該就是動量守恆定律，因為作用力與反作用力完全是由動量守恆定律推得；也有科學家認為，牛頓的第三運動定律應該是作用力與反作用力定律，因為動量的變化是由於力所引起的，所以應該先有力的定律，才能有動量的定律；兩種說法有點像雞生蛋或蛋生雞的爭論，就看讀者自己的解讀方式了。
同學們在使用作用力及反作用力定律時經常犯一個很嚴重的錯誤，那就是只注意到大小相等、方向相反，卻忘了要作用在不同物體上，例如一個物體靜止放於水平桌面上，共受到兩個力，分別是地球施於的重力，以及桌面施於的正向力，此二力大小相等、方向相反，所以有同學就將它們視為一對作用力與反作用力，忘記此二力的受力者皆為同一個主體，這是很嚴重的錯誤，因為事實上應該有兩對作用力與反作用力才對，分別是：地球施於物體的重力及物體施於地球的引力，桌面施於物體的正向力及物體施於桌面的正向力，所以建議同學在討論相關問題時掌握『施力者與受力者互換』的原則即可。
8.開普勒三大行星運動定律：在牛頓之前的物理學，最重要的發展算是機械運用及天文學，其中哥白尼勇敢地提出太陽中心說，挑戰當時的教會體制，開普勒收集許許多多的天文觀察數據，經由他敏銳的計算，得到三條定律，它們也各有各的適用範圍，分述如下：
（1）第一行星定律：『所有行星都是繞太陽運轉，並且軌道皆為橢圓，太陽位於橢圓的焦點之一』，我另外稱之為「橢圓軌道定律」；後來發現，所有的天體運動都是如此，不祇太陽系的行星而已。
（2）第二行星定律：『每個行星與太陽的連線，在相同時間之內掃過相同的面積』，我另外稱之為「等面積速率定律」；這個定律並不是每個行星在相同時間內掃過相同的面積，而是針對單一一個行星來討論；能夠到這個定律就突顯出開普勒數學功力了；高中部分並不強調面積速率，但是在此卻引出近日點與遠日點的速率關係，同學們要練習推導才能了解實際的意義。
（4）第三行星定律：『太陽系的每個行星，其平均半徑的三次方與週期的平方之比均相同，且為一個定值』，我另外稱之為「半徑－週期定律」；這個定律適用於同一個星系內的每一個行星，但是若比較地球繞太陽的R3/T2 與月球繞地球的R3/T2 就不相同了；這裡的平均半徑指的是近日點和遠日點的距離再除以２，也就是橢圓長軸長的一半；另外同學們經常錯誤的地方是邏輯問題，例如「火星上的一年」，同學們經常被「年」所束縛住，以為還是３６５天。
9.牛頓萬有引力定律：牛頓受到橢圓軌道定律的啟發，於是便思考地球與月球間的引力形式究竟為何？它和蘋果受地球的引力形式是否相同？經由他所創建的數學工具－微積分，得知與距離平方成反比的引力，其運行軌道會是橢圓，於是他提出另外一個著名的定律：『萬有引力定律』，說明任兩物體之間必定會存在一個相互的引力，數學形式為 F=GMm/R2，其中 G=6.672×10-11m3/㎏s2稱為萬有引力常數，M、m 為個別物體的質量，R 則為兩物體質心間的距離；這個定律偉大的地方在於「萬有」兩個字，因為要把地球與月球及地球與蘋果兩種力聯想在一起，在當時必須要有很強的科學觀察能力。
由於萬有引力是重量產生的原因，所以又經常稱之為『重力』，但是又由於G值太小，導致物體質量若不夠大，或是距離不夠近，根本感覺不出來，往往被忽略，至於我們的重量是因為地球質量夠大才會使得我們感覺到重力的存在。
以上所說的是牛頓的時代所提出的力學觀點，是集過去科學家及牛頓個人的偉大發現而完成的動力學，但是這並非古典力學的全貌，因為還沒有提到『能』的概念，後來還有許多科學家（如Lagrange、Hamilton等等）繼續對動力學作更深入的研究，只是難度較深，要在大學的古典物理學中才會詳述，非物理系的學生可能就不再接觸了。
