功、能概念形成的歷史過程（上）

物理學中的「功」和「能」的概念是非常重要的，在物理學史上，功、能的定義卻是姍姍來遲的，從觀念的產生到有明確的、現代意義下的概念，經歷了一個漫長的歷史過程。本文聯繫物理學發展史，試圖揭示功、能概念形成的歷史背景和過程梗概。://www.xzbu.com/9/view-5061428.ht

一、萌芽階段

功和能的概念在歷史上比它的名稱要古老得多，我們至少可以追溯到伽利略（Galileo， 1564～1642）時代。

在17世紀初，伽俐略注意到：提升重量（用滑輪系）所需的力乘以作用力所經過的距離是保持不變的。儘管兩個因子本身都可以變化。他將力和路程的乘積稱為「矩」。無疑，這裡的「矩」已包含了功的含義；同時，他在研究落體運動時還發現：物體下落過程中所能達到的最大速度能夠使它跳回到原來的高度，但不會更高，很明顯，這裡隱含了機械能守恆的思想。

二、十七、十八世紀「力的含義」

在十七、十八世紀時期的力學著作中，力的概念是模糊的。牛頓（Newton，1643-1727）在他的《自然哲學的數學原理》中也沒有從力的本質上來理解力，我們不妨看看牛頓對「力」的定義和解釋：

定義1：所謂物質固有的力是每個物體按其一定量而存在於其中的一種抵抗能力，在這種力的作用下，物體保持其原來的靜止狀態或者在一直線上等速運動的狀態。

定義2：外加力是一種為了改變一個物體的靜止或等速直線運動狀態而加於其上的作用力。在解釋中，牛頓還指出：「這種力只存在於作用的過程中，當作用過去以後，它就不再留在物體之中」。

從上面的定義我們可以看出，牛頓當時並不是像我們現在這樣著眼於受力分析，而是考慮物質「具有」多少可以使其他物體或本身產生某種效應的「能力」。比如，他把物體的「慣性」稱為「物體固有的力」、「抵抗能力」。「外來的力」是物體運動變化的「源泉」，由於強調了「力」對物體來說是外來的，因而包含了物質、運動分離的思想，這樣「力」就被看成物體相互作用的數學表示，正如牛頓自己所說的那樣：「……不是從物理上而是從數學上來考慮的」，有人把牛頓的這句話看成是牛頓在「力」的觀點上的「高明」之處，可是，正是由於這一「高明」之處，使一段時間內人們對力、能、運動量的概念混淆不清，這些角色都由「力」來湊合扮演。

作者：王正扣（江蘇省鹽城市建湖高級中學）/物理學習研究

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