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力学的目的是描述物体在空间中的位置随着时间是如何变化的。如果不去认真考虑，只是用模糊不清的语言讲述力学的目的，那么，我们将会觉得无法安心，因为这种做法不符合清楚明确的神圣精神的要求。现在，我们要把这种做法造成的过失一一描述出来。
在这里，没有解释清楚“位置”和“空间”到底要如何去理解。假设有一列火车正在铁路上匀速行驶，一位乘客在车厢的窗口把一块石头扔下来
（不是用力投掷）
。如果把空气的阻力忽略不计，坐在车厢窗口的乘客会看见石头是沿着直线下落的，而路边的行人则看见石头在做抛物线
运动。现在，我们需要解决的问题是，从车厢的窗口扔出来的做匀速运动的石头经过的轨迹是一条直线呢，还是一条抛物线呢？此外，在“空间中”的运动在这里的含义到底是什么呢？根据上一节的内容可以明白，这个问题很容易回答。首先，“空间”是一个很模糊的词语，我们无法给出正确的概念，所以我们这样说“相对于实际中可以看成刚性的物体进行的运动”。在前面，我们是以火车车厢或者铁路路基当作参考物，如果我们引入“坐标系”这个便于描述的观念来代替“参考物”，关于石头的运动我们可以这样来描述：相对于和火车车厢相连的坐标系来说，石块做的是直线运动；相对于和铁路路基相连的坐标系来说，石块做的是抛物线运动。这个例子告诉我们，不存在绝对独立的运动轨迹，只存在相对于特定物体的运动轨迹。
为了完整地描述物体的运动轨迹，一定要说明物体的位置随着时间的推移是怎么变化的，这也是在说明物体的每一个点所对应的时刻。为了更好地进行描述，我们需要引入时间的定义，在这个定义的帮助下，我们可以把时间值看成是可以测量的量。根据经典力学观点，我们假设有两个完全相同的时钟，坐在火车车厢窗口的乘客拿着一个时钟，站在人行道上的观察者拿着另一个时钟，两个观察者根据时钟的滴答声判断石块相对于他们两个所选择的参照物的位置。在这里，我们不去考虑光的传播速度的有限性造成的影响。我们在后面会详细讨论这个问题，以及在此处面临的另外一个难题。
经典力学是力学中的一个分支，又叫做“古典力学”。经典力学的基础是牛顿三大运动定律，研究对象是处于宏观世界和低速状态下的物体的运动规律，所以又叫做牛顿力学。“宏观”是相对于原子等微观粒子来说的，而“低速”则是相对于光速来说的。
在物质的运动中，最基本的形式就是机械运动。机械运动也就是所谓的力学运动，描述的是物质的位置在空间和时间中的变化，具体形式有移动、转动、流动、变形、振动、波动、扩散等，而平衡或者静止是其中的特殊情况。物体还有其他的运动形式，例如，热运动、电磁运动、原子运动、化学运动等。
力是物质之间的相互作用，这种作用造成了机械运动状态的改变。如果物体处于静止状态或者运动状态没有发生变化，那表明各个作用力在某种意义上处于平衡状态。因此，力学主要说的是力和运动（机械）。
物理学中最早发展起来的一个分支就是力学，在人类的生产和生活中，力学有着重要的作用。
远古时期，杠杆、螺旋、滑轮、斜面等简单机械就在人们的生产劳动中占据了重要地位，为静力学的发展奠定了基础。
古希腊时期，比重和重心的概念已经出现了，还形成了杠杆原理。约公元前200年，阿基米德（公元前287年—前212年）提出了浮力原理，尽管这些知识仅仅是力学的萌芽，但促进了力学的快速发展。
16世纪以后，为了满足航海、战争、工业的要求，力学加快了研究脚步，并取得了一定的成就。钟表工业促使匀速运动理论诞生了，水磨机械加快了摩擦和齿轮传送的发展，火炮推动了抛射体的研究进程。天体运行规律为机械运动提供了最准确、最详细的数据资料，使得人们在研究运动规律的时候可能会克服摩擦和空气阻力造成的影响，得到关于运动规律的新知识。天文学的发展为力学的发展奠定了基础。
天文学的发展和航海事业的进步有着密切的联系。16、17世纪，随着资本主义生产方式的兴起，海外贸易和对外扩张促进了航海业的发展，对天文学提出了进行系统观测的要求。第谷（1546年—1601年）为了响应这个要求，花费了一生的时间收集数据，为克卜勤（1571年—1630年）的研究提供了充分的材料。在1609年和1619年，克卜勤先后发表了关于行星运动的三条规律，那就是克卜勤三大行星运动定律。
同一时期，伽利略（1564年—1642年）带领着物理学家对力学进行研究，得出自由落体定律。伽利略编写的两部著名的作品《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》（1632年）和《关于力学和运动两种新科学的对话》（1638年）奠定了力学的思想基础。
随后，牛顿（1642年—1727年）把天体的运行规律和实验取得的成果结合在一起，发现了力学的基本规律，创建了牛顿三大运动定律和万有引力定律。伯努利、拉格朗日、达朗贝尔等物理学家把牛顿创建的力学体系进行了完善和推广，形成了比较系统的理论，有着广泛的应用，逐渐形成了流体力学、弹性力学、分析力学等力学分支。
18世纪，经典力学已经相当完善了，成为自然科学中的重要组成部分，也是比较成熟的科学。
对于物理学来说，伽利略和牛顿有着重要的贡献，他们把科学思维和实验研究结合起来，为力学的发展开辟了新的道路，指明了前进方向。
时间和空间代表着物质的存在形式。时间指的是物质运动的延续性、间断性、顺序性，主要的特点是一维性，也就是不可逆性；空间指的是物质的广延性、伸张性，标志着物质系统中的共存要素和相互作用。时间、空间和处于运动状态的物质有着密切的联系。
伽利略和牛顿定义了空间和时间的概念。在此之前，亚里士多德曾经说：“物体的自然状态就是静止状态，这种状态只有在受到力的作用或者冲击作用时才会改变。因此，重的物体的下落速度要比轻的物体的下落速度更快，因为重的物体受到的力更大。”他还说，“人们凭借思维就可以找到宇宙中的定律，根本不需要通过观测进行验证。”
伽利略认为亚里士多德的说法是错误的。据说，他在比萨斜塔上进行了一个实验，让两个大小不同的铁球同时降落，结果是两个铁球同时着地。根据这个实验，伽利略得到这样的结论：物体速度增加的速率和物体的质量毫无关系。当然，一个铅球的下落速度要比一片羽毛的下落速度快很多，那是空气的阻力造成的。在月球上，航天员大卫·斯高特重新做了这个实验，在没有空间的阻力下，铅球和羽毛同时落地。
牛顿把伽利略的测量作为运动定律的基础。牛顿在他的著作《自然哲学的数学原理》一书中，用公理的形式讲述了运动三大定律，还提出了万有引力定律：任何两个物体之间都会产生引力作用，而引力的大小和物体的质量成正比关系。如果其中的一个物体的质量增加了一倍，那么，这两个物体之间的引力也会增加一倍。这个定律还表明，随着两个物体之间的距离的增大，它们之间的引力会减小。这个定律还预言了地球、月球、其他行星的运行轨道。
在这个理论中，牛顿通过注释的方式解释了他对时间、空间、运动的观点：
时间——绝对的、真正的和数学的时间自身流逝着，由于它的本性在均匀地流逝着，和外界事物没有任何关系，所以又称为“期间”；相对的、表观的和通常的时间，指的是期间的一种可以感觉的、外部的、精确的、变化着的量度，人们常常使用这种量度，例如，小时、日、月、年等表示时间的量度。
空间——从本质上来说，绝对空间和外界的任何事物毫无关系，永远处于静止状态，不会发生任何变化；相对空间是绝对空间的某一可动部分或者量度，它通过其他物体的位置的存在被我们感觉到，而且总是把它当成不动空间。
运动——绝对运动指的是一个物体从某一个绝对场所向另一个绝对场所的移动。
众所周知，伽利略—牛顿力学的基本定律是惯性定律，这个定律可以这样描述：一个自由质点
永远以固定不变的速度运动，或者说，当一个质点和其他物体的距离足够远时，这个质点会一直处于静止状态或者沿着直线做匀速运动。惯性定律讲述的是物体的运动，还指出了在力学中可以运用的参考物体或者坐标系。相对于可以看见的恒星来说，惯性定律在很大的近似程度上可以适用。现在，我们假设有一个和地球连接在一起的坐标系，那么，相对于这个坐标系来说，每一个恒星在一个天文日中运行的轨迹都是一个非常大的圆，这个结论和惯性定律相互矛盾。
因此，如果我们想要使用惯性定律去研究恒星的运行状况，就要选择恒星
不做圆周运动的坐标系。如果惯性定律适用于一个坐标系的运动状态，那么，这个坐标系就叫做“伽利略坐标系”。只有在伽利略坐标系中，伽利略—牛顿力学的所有定律才是正确的。
惯性定律也就是牛顿第一定律，但牛顿不是它的创建者，伽利略才是。
2000多年前，人们已经开始研究运动和力之间的关系。亚里士多德在观察了许多运动之后，得出这样的结论：只有对物体施加一个恒定的作用力，物体的运动速度才能够恒定不变，如果没有力作用在物体上，它就会停下来。亚里士多德认为，物体运动的根本原因就是力。此后的很长时间内，人们对运动和力的关系的认识一直维持在这个水平。
17世纪，伽利略提出一个大胆假设：如果一个物体具有某个速度，只要没有加速或者减速的原因，这个速度将一直保持下去，永远不会发生变化。也就是说，如果不对物体施加作用力，物体将会保持静止状态或者沿着直线做匀速运动。伽利略认为，物体运动的原因不是力，而物体运动状态发生变化的原因才是力。
伽利略仔细研究物体在斜面上的运动状态。他通过观察发现，物体沿着斜面向下运动的时候，速度会越来越快；而沿着斜面向上运动的时候，速度会越来越慢。伽利略根据这个事实推断，当物体在水平面上运动时，它不会加速也不会减速，而是会以不变的速度运动。当然，伽利略非常清楚，物体在水平面上的运动速度实际上是越来越小的，而不是保持不变，因为物体在运动的过程中受到摩擦力的阻碍。摩擦力越小，物体以接近恒定速度运动的时间越长，当摩擦力不存在（理想状况）的时候，物体就会以恒定的速度一直运动下去。
现在，通过实验可以近似地证明惯性定律：把一个物体放在一个导轨上，在物体和导轨之间设置一个气层，类似于气垫船的原理，物体沿着导轨运动的时候摩擦力会非常小，轻轻地推一下物体，它的运动状态非常接近匀速直线运动。当然，惯性定律的主要意义是它的推论很符合实验结果。后来，牛顿把伽利略的观点进行总结，进而得出了运动第一定律，所以牛顿第一定律指的就是伽利略发现的惯性定律。
伽利略（1564年—1642年）是意大利著名的天文学家、力学家、哲学家。
当伽利略18岁的时候，他在一次去比萨教堂做礼拜时注意到，风把教堂中悬挂的长明灯吹得左右摇摆，看起来像是规律的摆动。他用脉搏跳动的次数来计时，发现长明灯往返运动一次的时间始终相同。这样，伽利略观察到摆的等时性。后来，根据这个原理，荷兰著名的物理学家惠更斯制作出挂摆时钟，被命名为“伽利略钟”。
在阿基米德的学说的基础上，伽利略对测量合金成分的流体静力天平进行了深入研究，发明了用来测量物体密度的“小天平”，还写了一篇标题为《小天平》的文章。1588年，他发表的《固体的重心》这篇论文，在学术界造成很大的轰动。1589年，经过友人的推荐，比萨大学聘请伽利略担任数学教授。
亚里士多德认为，如果轻重不同的两个物体从相同的高度落下，重的物体会先着地。伽利略经过多次实验后发现，这个观点是错误的，他得出的结论是：物体下落的速度和物体的质量没有关系。1590年，伽利略在比萨斜塔做了“两个铁球同时着地”的公开实验，证明了亚里士多德的说法是不对的，第一次动摇了统治人们思想长达2000多年的亚里士多德的思想。不过，有些著名的学者否认亲眼见到的这一切，对伽利略发起攻击。1591年，比萨大学辞退了伽利略。
1592年，伽利略前往威尼斯的帕多瓦大学任教，进入了他在科学研究中的最佳时期。在这段时间内，他研究了物理学上的许多问题，例如，斜面运动、力的合成、抛射体运动等。他还研究了液体和热力学，发明了温度计。1608年，伽利略制作出第一台天文望远镜。通过这个望远镜，伽利略有了许多新的发现：月球的表面是凹凸不平的，还有高山和深谷；在木星的周围有四颗卫星，它们围绕着它进行运动；金星也有圆缺变化，就像月球一样；土星的外面有一个光环；太阳上有许多黑子，它还可以自转；银河中包含着无数颗暗淡的星星。这种发现证明了哥白尼、布鲁诺的观点，沉重地打击了教会中一直奉为真理的信条。
1632年1月，伽利略的著作《关于托勒密和哥白尼的两大世界体系的对话》一书问世。在这本书中，他采用三位学者对话的形式，让他们进行了长达四天的交谈，讨论了三个问题：①证明地球的运动；②扩展哥白尼的学说；③描述地球的潮汐。这本书记载了伽利略在长期实践中的科学发现，证明了托勒密地心说的错误，动摇了统治教会的最高权威，促进了唯物论思想的发展。这本书出版之后，受到广大读者的爱戴，但遭受到罗马教会的打压，伽利略被长期监禁起来。
1636年，伽利略的另一部重要著作《关于力学和运动两种新科学的对话》在监狱中完成了。1638年，这本书在荷兰出版。这本书也是通过三个人对话的形式展开的。“第一天”讨论的是和固体材料强度相关的内容，反驳了亚里士多德提出的物体的下落速度和物体的质量成正比的观点；“第二天”讨论的是内聚作用、杠杆原理的证明、梁的强度等问题；“第三天”讨论的是匀速运动和自然加速运动；“第四天”讨论的是抛射体运动。这本书彻底否定了亚里士多德提出的运动学说。
伽利略说：“这种新的方法开启了一扇门，在未来的时间里，这种能带来奇妙成果的新方法会受到大家的爱戴。”后来，在伽利略的基础上，惠更斯进行了深入研究，他推导出了单摆的周期公式和向心加速度的数学表达式。牛顿把伽利略、惠更斯等人的研究成果进行了总结，创建了牛顿运动三大定律和万有引力定律。
爱因斯坦说：“伽利略的科学发现及其采用的科学推理方法，可以称之为人类思想史上的一个伟大成就，同时标志着物理学的真正开端。”