世界上最伟大的10个公式（世界上最有用的公式）

世界上最伟大的10个公式（世界上最有用的公式）

上期我们讲述了三个入门级的公式，今天我们稍作拓展，带你领略物理学的美。

初高中学习是孩子处于青春期的阶段，也是孩子学习当中最关键的六年，因为它涉及到了中考与高考，左养中学教育赖颂强再讲孩子的学习方法和考试心里调节的直播课里，系统的讲解到如何帮孩子提升学习效率，提升考试时候的心理素质，从而提升学习成绩。

4.牛顿第二定律F=ma（F为物体所受合力，m为物体质量，a为加速度）。提出者：艾萨克·牛顿。

该公式由艾萨克·牛顿在1687年发表的《自然哲学的数学原理》一书中提出，和牛顿第一、第三定律共同奠定了经典力学的根基。

人类对运动的本质的思考早在2300年以前就形成了理论，著名的古希腊先哲亚里士多德就提出：必须有一个恒定的力作用在物体上，物体才能够持续的运动下去，没有力的作用，物体就要静止下来。

在他看来，力既是引起物体运动的原因，又是维持物体持续运动的原因。他还认为，物体越重，下落就越快。这些错误理论被人们信奉为真理长达1800年，直到1589年意大利科学家伽利略在比萨斜塔同时扔下了一个100磅的大球和一个1磅的小球，两者同时落地。

后来厉害的伽哥又做了理想斜面实验，得出力并不是维持物体运动的原因的结论，在惯性的作用下，物体不受任何外力也能永远运动下去，力只是改变物体运动状态的原因。

最可惜的就是伽哥比牛哥早生了100年，那时候的人们还太愚昧，宗教神权影响太大，对他提出的真理不仅不接受，反而打击，伽哥就这么被教皇囚禁了9年直到去世，著作、理论也不许传播。不然，我绝对相信物理课本上的牛顿三定律会被伽利略三定律取代。

现在明白为什么牛顿说自己只是站在巨人的肩膀上了吧？伽利略确实为他的三定律做出了不可磨灭的贡献。这个时候万事俱备，只差临门一脚，牛顿三定律就可以诞生了。

生活中你肯定见过大卡车，马力大的重卡能拉几十吨，马力小的货车只能拉几吨；平时搬东西，重的箱子搬不动，轻的箱子一搬就动；胖子瘦子打架，被撞飞的总是瘦子。如何用一个理论完美的解释呢？牛顿的贡献就在于此，他创造了“力”的概念并量化了它。

七个人为定义的基本物理量并不包括力，在此之前物理学家们就定义m/s表示运动的快慢，m/s2表示速度变化的快慢。牛顿将其与质量Kg结合在一起，定义引起物体运动变化的因素为力，符号为F，数值为物体质量与速度变化快慢的乘积，即F=ma,单位为Kg·m/s2，简称N。

至此现代经典物理学的地基就打好了。物理学家们在这块坚实的地基上辛勤劳作，一座包含重力、弹力、摩擦力、静电力、磁场力、压强、场强、直线运动、圆周运动、抛物线运动、功率、动量、冲量等等等等的经典物理学大厦很快建成了。

运用经典物理学知识，我们几乎可以解决现实生活中所有的运动及做功的相关问题——杠杆、滑轮、振动、落体、发射、液压机、燃油机、电动机、发电机、喷气机、土木工程、卫星轨道···牛二定律，标志着物理学研究的开始，为人类提供了强有力的科学工具。

5.麦克斯韦方程组。总结者：詹姆斯·克拉克·麦克斯韦。

也许这组公式让人看起来一点也不觉得可爱，但是如果没有它，就没有电，没有灯，没有手机，没有现在信息时代的一切智能电子产品。现在再想想，它是不是还是挺可爱的？

麦克斯韦方程组的来源那可很值得说道说道。

先说一说电。

2500多年前，古希腊的另一名哲人泰勒斯就发现，琥珀被摩擦后会吸引绒毛或木屑，他称之为静电。

静电产生的原理：物质由分子构成，分子由原子构成，原子由带负电荷的电子和带正电荷的质子构成。正常状况下，原子的质子数与电子数量相等，正负平衡，对外表现出不带电的现象。电子环绕于原子核（质子组成）周围，经外力作用(如动能、势能、热能、化学能等)可脱离轨道，离开所在的原子A而侵入其他原子B，A因减少电子数而带有正电荷，称为阳离子，B因增加电子数而带负电荷，称为阴离子。理论上来说，任何两个不同材质的物体接触后再分开，都可产生阴阳离子。

电荷和人类一样，遵循同性相斥、异性相吸的原理，因此摩擦后带正负电荷的物质就会相互吸引。后来人们发现金属原子的电子很容易失去，可以将带电体的电荷“输送”回去抵消成为不带电体，就将金属物称为导体，电荷在导体中的运动过程称为电流。

人们发现了神奇的静电后，就像远古时代发现了火一样，当然要想怎么控制它、使用它。1745年，荷兰科学家马森布罗克发明了莱顿瓶。它是一个玻璃容器，内外包覆着导电金属板，瓶口上端接一个球形电极，下端利用导体（通常是金属锁链）与内侧金属板连接，外部金属箔接地（地球可视为巨大的不带电物体）。生产静电的方式是将球形电极接上静电产生器不断摩擦，内部金属板就会不断失去电子，外部金属板得到电子。由于内外金属板相邻很近但没有导体连接，静电就被“保存”在金属板中了。

时至今日，科普馆里我们摸了就会怒发冲冠的静电体验球，采用的也是莱顿瓶的原理。当我们触摸瓶上的球形电极时，身体就会失去电子而带正电，同性相斥，头发就四散分开了。

1752年，美国创造者之一、参与起草了《独立宣言》和美国宪法、积极主张废除奴隶制度、深受美国人民尊敬的本杰明·富兰克林，进行了著名的引雷实验，证明雷电是由静电造成的，风筝线最下面的瓶子也是莱顿瓶。

1799年，意大利科学家伏打，在其朋友生理学家伽伐尼的启发下发现，两种不同的金属相连，也会产生电。他舌头舔着一枚金币和一枚银币，然后用导线把硬币连接起来，在连接的瞬间，舌头有发麻的感觉。经过无数次的实验，伏打终于制成了能产生持续电流的电源。

这就是世界上最早的电池——伏打电池。其由数十个银与锌的圆板相互叠加而成，在这些圆板之间放上导电的浸液片，这样就成了一个电池，它能产生相当多的电荷，把两端用金属导线连接起来就可以获得持续的电流。直到今天，我们的化学电池，无论是镍镉电池还是锂电池，原理都和伏打电池一样。

再来说一说磁。

先秦时代的中国劳动人民就已经发现了磁铁矿，约唐朝时便发明了类似指南针的仪器司南。可惜我们没有深入的研究原因，否则电气时代也许能提前1000年到来。

1269年，法国学者皮埃·德马立克仔细研究了铁针在条形磁石附近各个位置的方向，第一次描绘出磁场线。他发现这些磁场线汇集于磁石的相反两端位置，就好像地球的经线相会于南极与北极。因此，他称这两个位置为磁极，而且像地球的南北极一样用S、N表示。

1820年，一系列革命性发现诞生，开启了现代磁学理论。7月，丹麦物理学家汉斯·奥斯特发现载流导线会施加作用力于磁针，使磁针偏转指向。9月，法国科学家安德烈·玛丽·安培发现假若所载电流的流向相同，则两条平行的载流导线会互相吸引，否则会互相排斥。10月，法国物理学家让·巴蒂斯特·毕奥和菲利克斯·沙伐共同发表了毕奥-萨伐尔定律，能够正确地计算出在载流导线四周的磁场的大小和方向。

1825年，安培又发表了安培定律。通电直导线中，用右手握住通电直导线，大拇指指向电流的方向，四指指向就是磁感线的环绕方向；用右手握住通电螺线管，让四指指向电流的方向，那么大拇指所指的那一端是通电螺线管产生磁场的N极。这就是电动机（马达）的基本原理。

1831年10月17日，物理学界的自学成才泰斗法拉第，首次发现电磁感应现象。即放在变化的磁通量中的导体，会产生感应电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使导体中的电子流动，形成感应电流。

后来他又将其优化，使导体在磁场中做切割磁感线运动，同样能够产生感应电动势和感应电流。这就是发电机的原理，我们用的每一度电，都是铁棒君辛辛苦苦切磁场切出来的。

至此，人们搞明白了电，搞明白了磁，还发现电能够产生磁，磁也能够产生电。但并没有一个很好的数学理论，能将这些现象完美的解释和统一。直到詹姆斯·克拉克·麦克斯韦于1865年归纳出麦克斯韦方程组。

它由四个定律组成。1.高斯定律：描述电场与空间中电荷分布的关系。指出电场线开始于正电荷，终止于负电荷。2.高斯磁定律：表明磁单极子不存在。没有孤立磁荷，磁场线没有初始点，也没有终止点。磁场线会形成循环或延伸至无穷远。3.法拉第感应定律：描述时变磁场怎样感应出电场。4.麦克斯韦-安培定律：阐明磁场可以用两种方法生成，传导电流和时变电场。

所以麦克斯韦方程组并不是老麦一个人的功劳，高斯、安培、法拉第都有功劳。没想过吧？人家高斯不止小时候会很快的计算出1+2+3···+100，还会算磁场。该方程组将电场和磁场有机地统一成完整的电磁场，并创立了电磁场理论。没有电磁学理论，就不会有现在的美好科技生活。

它的应用太多了，随便举几个例子结束本篇文章吧。三峡大坝水力发电厂、电动车、智能手机、无线通信、卫星导航、电子计算机……