牛顿为什么仅采用【加速度】这个概念描述力和运动而并非是【速度】，难道【速度】不能诠释力和运动现象？
牛顿之所以在描述力和运动时，选择了“加速度”而非“速度”，这并非是因为“速度”不能诠释力与运动的现象，而是因为“加速度”更能直接、根本性地揭示了力与运动状态改变之间的因果关系。这是一个更深刻、更精炼的物理学表述方式，隐藏着物理学革命性的洞察。
让我们一层层剥开这个问题。
1. 速度能描述什么？
速度，顾名思义，是物体位置随时间变化的快慢程度。它包含了两个信息：速率（运动得有多快）和方向（运动往哪里去）。
描述运动状态： 速度是描述物体在某一时刻运动状态的核心要素。知道了物体的速度，我们就知道了它此刻的位置变化趋势。
解释匀速直线运动： 对于匀速直线运动，物体的速度是恒定的。这时候，速度本身就是运动状态的完整描述。例如，我们说一个物体以每秒10米的速度向东运动，这就清晰地描绘了它的运动。
2. 为什么仅仅“速度”不够？
问题出现在当物体的运动状态发生改变时。
速度的改变意味着什么？ 当物体的速度发生变化时，无论是速率变快、变慢，还是方向改变，这都是在说物体的运动状态“不一样了”。
是什么导致了速度的改变？ 这里的关键在于：是什么“导致”了速度的改变？ 如果我们只用速度来描述，我们只能说“它的速度从V1变成了V2”，但我们没有说清楚“为什么”会这样。
3. 牛顿的伟大洞察：力是改变运动状态的原因
牛顿的贡献之一，就是深刻理解到：
力是改变运动状态的原因。
运动状态就是速度。
因此，力就是改变速度的原因。
加速运动： 如果一个物体在加速，它的速度在增加。
减速运动： 如果一个物体在减速，它的速度在减少。
改变方向的运动： 如果一个物体在转弯，它的速度方向在改变。
这些都是速度发生变化的情况。
4. 加速度：量化“速度改变的快慢”
牛顿发现，仅仅知道速度发生了变化是不够的，他需要一个量来精确地描述速度改变的“剧烈程度”。这个量就是加速度。
加速度的定义： 加速度是速度随时间变化的速率。它告诉我们，在单位时间内，物体的速度变化了多少。
力的直接体现： 牛顿的第一定律（惯性定律）指出，除非有外力作用，否则物体将保持静止或匀速直线运动状态。这意味着，只有当有力的作用时，物体的速度才会改变。因此，力直接与速度的改变相关。
5. 牛顿第二定律：连接力的本质与运动变化
牛顿第二定律是这个问题的核心：“物体的加速度与作用在它上面的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。” （F = ma）
直接关联： 这一定律直接、清晰地将“力”（F）与“加速度”（a）联系起来。它表明，力的大小直接决定了物体运动状态改变的速度（加速度）。
普适性： 无论物体是加速、减速还是改变方向，只要它的速度在变化，就一定有加速度。而根据第二定律，只要有加速度，就一定有力的作用。
简洁性： 通过加速度，牛顿能够用一个统一的数学关系式，涵盖了所有形式的运动状态改变（静止、匀速直线运动、加速、减速、曲线运动）。
举个例子：
想象一下你推一个玩具车：
只用速度描述： 你可以说，“我开始推的时候，玩具车速度是0；当我推了1秒后，它的速度变成了2米/秒；当我推了2秒后，它的速度变成了4米/秒。” 你描述了速度的变化，但没有说明“为什么”。
引入加速度： 你可以更精炼地说，“我施加了一个恒定的力，这导致玩具车获得了2米/秒²的加速度。” 这个加速度直接反映了你推的力的大小。你可以更清楚地知道，你推得越用力，玩具车获得的加速度越大，速度也就改变得越快。
为什么不是“速度”？
如果牛顿只用了“速度”来描述，那么他的定律可能会变成：“物体的速度变化与作用在它上面的合外力成正比，与物体的质量成反比。”
表达不清： “速度变化”本身是一个非常模糊的说法。是速度增加了多少？还是速度方向改变了多少？我们需要一个量来精确地衡量“变化”本身。
不够直接： 力作用在物体上，直接的结果是改变了物体的运动状态。而加速度，正是对“运动状态改变得有多快”的量化。它比“速度变化”更直接地捕捉到了力的作用效果。
数学表达的优雅： F = ma 是一个非常简洁、优雅且具有预测性的公式。它允许我们根据已知的力来预测运动，或者根据已知的运动状态改变来推断力的存在和大小。
总结来说：
牛顿选择“加速度”是因为它：
1. 是力的直接后果： 力是改变运动状态的原因，而加速度正是衡量运动状态改变速率的量。
2. 精确且量化： 加速度精确地描述了速度改变的快慢和方向，这是对运动状态变化最有效的量化。
3. 统一了运动描述： 它能够统一描述所有非匀速直线运动，包括加速、减速和改变方向的运动。
4. 构成了力学的基础： 牛顿第二定律 F=ma 是经典力学的基石，而加速度是这个公式中不可或缺的关键变量，直接体现了力与运动之间的因果联系。
速度是“运动状态”，而加速度则是“状态改变的速率”。牛顿真正想揭示的是“是什么导致了运动状态的改变”，而这个“原因”就是力，力的作用效果最直接、最精确的体现就是加速度。
让我们一层层剥开这个问题。
1. 速度能描述什么？
速度，顾名思义，是物体位置随时间变化的快慢程度。它包含了两个信息：速率（运动得有多快）和方向（运动往哪里去）。
描述运动状态： 速度是描述物体在某一时刻运动状态的核心要素。知道了物体的速度，我们就知道了它此刻的位置变化趋势。
解释匀速直线运动： 对于匀速直线运动，物体的速度是恒定的。这时候，速度本身就是运动状态的完整描述。例如，我们说一个物体以每秒10米的速度向东运动，这就清晰地描绘了它的运动。
2. 为什么仅仅“速度”不够？
问题出现在当物体的运动状态发生改变时。
速度的改变意味着什么？ 当物体的速度发生变化时，无论是速率变快、变慢，还是方向改变，这都是在说物体的运动状态“不一样了”。
是什么导致了速度的改变？ 这里的关键在于：是什么“导致”了速度的改变？ 如果我们只用速度来描述，我们只能说“它的速度从V1变成了V2”，但我们没有说清楚“为什么”会这样。
3. 牛顿的伟大洞察：力是改变运动状态的原因
牛顿的贡献之一，就是深刻理解到：
力是改变运动状态的原因。
运动状态就是速度。
因此，力就是改变速度的原因。
加速运动： 如果一个物体在加速，它的速度在增加。
减速运动： 如果一个物体在减速，它的速度在减少。
改变方向的运动： 如果一个物体在转弯，它的速度方向在改变。
这些都是速度发生变化的情况。
4. 加速度：量化“速度改变的快慢”
牛顿发现，仅仅知道速度发生了变化是不够的，他需要一个量来精确地描述速度改变的“剧烈程度”。这个量就是加速度。
加速度的定义： 加速度是速度随时间变化的速率。它告诉我们，在单位时间内，物体的速度变化了多少。
力的直接体现： 牛顿的第一定律（惯性定律）指出，除非有外力作用，否则物体将保持静止或匀速直线运动状态。这意味着，只有当有力的作用时，物体的速度才会改变。因此，力直接与速度的改变相关。
5. 牛顿第二定律：连接力的本质与运动变化
牛顿第二定律是这个问题的核心：“物体的加速度与作用在它上面的合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同。” （F = ma）
直接关联： 这一定律直接、清晰地将“力”（F）与“加速度”（a）联系起来。它表明，力的大小直接决定了物体运动状态改变的速度（加速度）。
普适性： 无论物体是加速、减速还是改变方向，只要它的速度在变化，就一定有加速度。而根据第二定律，只要有加速度，就一定有力的作用。
简洁性： 通过加速度，牛顿能够用一个统一的数学关系式，涵盖了所有形式的运动状态改变（静止、匀速直线运动、加速、减速、曲线运动）。
举个例子：
想象一下你推一个玩具车：
只用速度描述： 你可以说，“我开始推的时候，玩具车速度是0；当我推了1秒后，它的速度变成了2米/秒；当我推了2秒后，它的速度变成了4米/秒。” 你描述了速度的变化，但没有说明“为什么”。
引入加速度： 你可以更精炼地说，“我施加了一个恒定的力，这导致玩具车获得了2米/秒²的加速度。” 这个加速度直接反映了你推的力的大小。你可以更清楚地知道，你推得越用力，玩具车获得的加速度越大，速度也就改变得越快。
为什么不是“速度”？
如果牛顿只用了“速度”来描述，那么他的定律可能会变成：“物体的速度变化与作用在它上面的合外力成正比，与物体的质量成反比。”
表达不清： “速度变化”本身是一个非常模糊的说法。是速度增加了多少？还是速度方向改变了多少？我们需要一个量来精确地衡量“变化”本身。
不够直接： 力作用在物体上，直接的结果是改变了物体的运动状态。而加速度，正是对“运动状态改变得有多快”的量化。它比“速度变化”更直接地捕捉到了力的作用效果。
数学表达的优雅： F = ma 是一个非常简洁、优雅且具有预测性的公式。它允许我们根据已知的力来预测运动，或者根据已知的运动状态改变来推断力的存在和大小。
总结来说：
牛顿选择“加速度”是因为它：
1. 是力的直接后果： 力是改变运动状态的原因，而加速度正是衡量运动状态改变速率的量。
2. 精确且量化： 加速度精确地描述了速度改变的快慢和方向，这是对运动状态变化最有效的量化。
3. 统一了运动描述： 它能够统一描述所有非匀速直线运动，包括加速、减速和改变方向的运动。
4. 构成了力学的基础： 牛顿第二定律 F=ma 是经典力学的基石，而加速度是这个公式中不可或缺的关键变量，直接体现了力与运动之间的因果联系。
速度是“运动状态”，而加速度则是“状态改变的速率”。牛顿真正想揭示的是“是什么导致了运动状态的改变”，而这个“原因”就是力，力的作用效果最直接、最精确的体现就是加速度。
网友意见
亚里斯多德尝试建立力与速度的简单数学关系，结果被证明与实验不符，所以牛顿为什么要重复几千年就有人做过的事情呢？
当然，我们有近代数学工具，可以建立速度与力之间的函数关系，最终得到质点速度对时间的一阶导数与合力存在正比关系——然后为了叙述简单，我们把“速度对时间的一阶导数”称为加速度。
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