力学在物理学史上具有极为重要的地位。一则古希腊的阿基米德创建了静力学的某些分支；二则文艺复兴后期，近代科学的兴起是从力学开邕的。因此，本书也先讨论中国古代的力学史。
在中国古代典籍中虽有“力学”一词，但并不含科学意义。直到明天启七年（1627年），王徵与邓玉函合译《远西奇器图说》时，才有与近代“力学”含义相同的词。该书称“力学”后，有《重学》专书出版，且将重学分为静重学、动重学、水学、水力学、气重学等，它们分别相当于现在所谓的静力学、动力学、水力学、气体力学。19世纪最后30年间，才有近代含义的“力学”一词。
虽然没有“力学”一词，但并不影响古代人积累其技术经验和力学知识，只是它们没有形成一个理论体系罢了。
(第一节 )简单机械
古代人创制了许多具有力学意义的简单机械，如杠杆、桔槔、滑轮、辘轳、斜面等等，对其中的某些机械还作了理论探讨，尤其是战国时期的墨家对杠杆、滑轮和斜面做出了实验性研究和理论总结。在简单机械的基础上，古代人还创造了指南车、记里鼓车、带有擒纵系统的天文钟、鼓风机械即水排、水磨、纺车的文字记载，尤其是关于它们的齿轮的周径、齿距和齿数的详细记述，充分表明古代人完全掌握了齿轮的安匹配法则，从而才能使机械可以作为指向器或里程计使用。
1.杠杆
杠杆是人类最先使用的简单机械。当人们利用杠杆制造各种生产工具如桔槔、脚踏碓、天平和杆秤时，必定悟出其中一些道理。《庄子·天地》叙述孔子的学生贡教农夫用桔槔的故事，言及桔槔“后重前轻”，为的利用桔槔提水省力。脚踏碓总是前长后短，为的是碓杵下落有力。具有几上支点的杆秤可以不改变权体而称量相差悬殊的重物。
最早对杆秤做出理论探讨的是以墨翟为首的墨家。《墨经》中写道：
《经下》：
衡而必正，说在得。
《经说下》：
衡加重于其一旁，必捶，权、重（不）相若也。相衡，则本短标长。两加焉，重相若，则标必下，标得权也。
《经》文指出了用衡器称量重物的一般准则：称重时衡器必须平衡，即“衡而必正”。这样，才能“得”知所称重物的真正重量。
《说》文的三句话中指出两种衡器：第一句指天平而言，第二、三句指杆秤而言。杆秤的提纽之一端粗短，以悬挂重物，称为“本”；另一端细长，以悬挂权（秤砣），称为“标”。在天平的一端加重，这端必下垂（“捶”），这是因为此时天平两端的权与重不相等的缘故。如果此时“天平”平衡，那是由于其“本短标长”而成为杆秤了。在杆秤情形下，“两加焉，重相若”，那么“标必下”垂。虽在杆秤两端加上的是相等重物，由于杆秤“本短标长”，就相当于在标这端加权，故曰“标得权也”。
钱宝琮提出，先秦时期，“权”字尚无砝码或秤锺端“获得了更大的‘权力’”。他由此推断，“《墨经》作者在简单机械研究中已有力矩的概念”。
这条文字表明墨家掌握了杠杆平衡的原理，但未曾以数学式表达出来。他们对“本短标长”即不等臂杠杆的讨论，是否表明当时已有杆秤，尚待考古实物的发现作证。无论如何，相关的讨论必定会推动杆秤的旌与发展。
在生产实践中，杠杆原理得到许多方面的应用，如古代战争中的抛石机、木幔车，农业加工工具中槽硅、水碓等。在广西容县建于明万历元年（1573年）的真武阁，是一座惊人的杠杆结构的建筑。
2.滑轮
滑轮，古称滑车；《墨累》中称其为“绳制”，是含轮子和绳索的统称。带轴的轮，又称辘轳，在先秦时期，滑轮与轮轴在战争、生产中已得到普遍应用。古代人在钓鱼竿上安装的卷线轮，也是一种滑轮或轮轴。
《墨经》关于滑轮的文字写道：
《经下》：
挈与收反，说在薄。
《经说下》：
挈挈，有力也。引，无力也。绳制挈之也，若以锥刺之。长重者下，短轻者上。挈，上者愈得，下者愈亡；绳直，权重相若，则正矣。不正，所挈之止于杝也。收，上者俞丧，下者愈得。上者权重尽，则遂。
本条是说明一个定滑轮两边的绳子受力和运动的实验。
“挈”是提挈《说文》：“提，挈也。”它指用力将物向上提升。故《经说下》：“挈，有力也。”“收”是收取，《广雅·释诂》：“收，取也。”彼挈此收，同时背向、直线地作用于同一外，则成“挈与收反”“薄”字，有人断为“权”之误。非也。“薄”字乃逼近、靠近之意，如“日薄西山”；《书·益稷》：“外薄四海，咸达五长。”“薄”字又有侵入之意，如《荀子·天论》：“寒暑未薄而疾。”墨家以“薄”字强调指出，挈与收这两种力必须同时彼此背向并直线地作用于同一点上。如果挈与收彼此不在一直线上，或者二者平行分隔而不共同侵入某一点，则不能说“挈与收反”。当挈与收的作用是通过绕于定滑轮的一根绳索而发生时，就完全满足“挈与收反，说在薄”的定义条件。
“引，无力也”，作何解释？
假设以丝线吊起一石块，同时搬去支撑该石块的另一石料，手提丝线则为“挈”。如果线断了，则石块自由掉落地面。《墨经·经下》和《经说下》曾对此实验描写说：
胶丝去石，挈也。丝绝，引也；未变而名易，收也。
“丝绝，引也”，以及“引，无力也”，这二句联系看来，似乎在墨家心中已形成了初步的“重力”概念。“引，无力”，意谓不需人主的力作用。“引”与“收”本质相同，而只是名称互异，因此说，“未变而名易”。在今天的“重力”概念下，对于同一石块的挈与收的过程，就容易理解墨家所谓“挈与收反，说在薄”，“挈，有力也。引，无力也”的论述。
由于“挈”需要人的体力，“引”或“收”又并非随意可控或可利用。因此，本条《经说》进一步讨论借助滑轮升重的实验。骨轮，在《墨经》中称为“绳制”，是包括滑轮和绳索在内的整个机构。洪震寰文训“制即挈，曵也”，而“曵”与“绳制挈之也”的“挈”字意义重复。故江训不可取。《经说》以“锥刺物”的比喻阐述“绳制”即滑轮的便利。
利用一个定滑轮升重，绕过滑轮的绳索两端分别挂权和重物。《经说》从挈与收的两个角度讲座此升重力情形。从“挈”这一方看，定滑轮的“长重”一边要下落，“短轻”一边要上升。所谓“长重者下，短轻者上”是也。被提举的重物愈来愈升高，则滑轮另一边的重物就愈来愈下坠。所谓“上者愈得，下者愈亡”。“得”和“亡”都是服从于以定滑轮升重这一目的的用词。在这过程中，如果绳子垂直地面，滑轮两边“权重”相等，那么，滑轮就处于平衡状态，即“绳直，权重相若，则正矣”。“正”意为平衡，也即滑轮不动。如果满足“绳直，权重相若”这两个条件而滑轮并不平衡，那是被提挈的重物处在斜面上，所谓“不正，所挈之止于杝也”。由今天静力学分析不难证明，当定滑轮两边重物相等时，垂直悬吊的重物就可以拉动处于斜面上的重物。《墨经》虽然没有对此做出数学分析，但他们却忠实地记下了实验结果。由此也可见，墨家做了滑轮实验，也做了斜面实验。从“收”的方面看，情况正与“契”相反，是“上者愈丧，下者愈得”。直到“上者”的“权重尽”，整个过程就完结了（“则遂”）。
尚需说明的是，“不正，所挈之止于杝也”一句中的“止”字，并非停止、静止之意，而是“趾”的古字。《汉书·刑法志》：“斩左止。”顔师注：“止，足也。”因此，不能把这一句理解为被提挈的物体停止或静在斜面上；而应当理解为处在斜面上，“处”在斜面上是可以不平衡（“不正”）或运动的。再则，“上者权重尽”句又出现了“权重”一词，钱宝琮曾论及该词类似今力矩的概念，这一说法值得重视。又，本条中因有“长重者下，短轻者上”一句，以致有人断论本条为讨论械杆或桔槔。若是，而《墨经》却未记载杠杆中“长轻”与“短重”这一更为特殊又更为重要的平衡情况。因此，该断论有待商榷。
《墨经》在世界上最早讨论滑轮举重的力学现象。惟一不足处，仍然是缺少数学的应用。
3.斜面
从原始社会时期的石斧、石刀、骨镞、骨针，到人们普遍应用的三角木楔子和其他各种尖劈，都是斜面的实例。斜面的极端就是尖劈。唐代李肇在《唐国史补》中述及一僧以木楔子扶正楼台殿阁，说明这种尖劈的增力效果极为巨大。农业工具耒耜、犁的部件即犁铧与犁鐴，也是作面的应用。《墨经》讨论滑轮升重之便与效果，将其喻为“若以锥刺之”。王充在《论衡·状留篇》中也曾说过：
针锥穿，无不畅达；使针锥末方，穿物无一分之深矣。《考记》从驾车实践出发对上下坡用力情形作了如下描述：
今夫大车之辕直，其登（阤）又难。……大车平地既节轩直之任，及其登阤，不伏其辕，……故登阤者，倍任者也。
车行平地，由于其轮的流动摩擦，可以省力，也就是“大车平地既节省轩直之任”。然，一旦上余（“阤”）坡，牛要加倍用力。此时，将车的直辕降低些，牛就可以减轻些负担，否则，牛会在上爬时被载重之车缢死。这段文字，表明重载之车上坡比行平地需要更大的推动力。
古代人不知道斜面省力。这是在比较提举重物至某高度与用斜面将其升到同样高度而言的。《荀子·宥坐》写道：
三尺之岸而虚车不能登也，百仞之山任负车登焉，何则？陵迟故也。
这充分表明，古代人知道利用斜面升重可以省力的法则。
最早从理论上探讨斜面功用的还是墨家。墨家通过滑轮上的绳索将两个等重物分别垂悬和悬挂于斜面上，斜面上的物会被垂悬物牵动。《墨经》中还有专门的条文讨论斜面的问题，从而教导人们用斜面车可以轻易地将生物提升到高处。
《经下》：
倚者不可正，说在梯。
《经说下》：
倚两轮高，两轮为輲，车梯也。卑其前，引其前。载弦其前，载弦其轱，而悬重于其前。是梯挈，且挈则行。凡重，上弗挈，下弗收，旁弗劫，则下直。扡，或害之也。氵不梯者不得下直也。今也废石于平地，重不下，无也。若夫强电之引轱也，是犹舟中引横也。倚倍拒坚，邪倚焉则不下。
本条校读各有见解。有的以为分属不同的两条，有的以为《经》文已脱。在解释上也各持己见。洪震寰文、钱宝琮文、徐克明文、方孝博文虽然都倾向于作面引重，但有关斜面车及如何引重的解释又互不相同。本书同意钱宝琮之说。
《经》文中的“倚”为“依靠”之意。《说文解字》：“倚，依也。”“倚”又有压迫之意。“梯”是斜面。一物体放置于平坦的他物之上，由两物体的相互作用力大小相等，方向相反而得到平衡；当物体处于坡度较大的斜面上时，它会沿着斜面往下滑动，不得平衡。因此，《经下》云：“倚者不可正，说在梯。”
《经说》百余字，内容丰富。它包括了对一个前低后高的平板所作的实验记录，以及对自由落体、斜面和平面上物体运动所作的描述。
《经说》中“车梯”，即架在车上的斜面板。《说文解字》中无“輲”字，该字疑为“辁”之异文。《说文解字》曰：“辁，蕃车下庳轮也，一曰无辐也。”“痺轮”谓车的一头有两个低矮的轮，它可能是一种无辐的圆形木而已。《经说》云“两轮高，两轮为輲”，似即指此。“卑其前，引其前”，说明这种前低后高的板车不驾牛马，以绳索牵引而行；这也证明“輲”为低矮的轮子。
“载弦其前，载弦其轱，而悬重于其前。是梯挈，且挈则行”一句，其意不甚明了。各家对此句的标点解释，分歧也最大。据高亨说，“载”字借为“再”，古字通用。“弦”字，据钱宝琮说，虽其本意为弓弦之弦，但此处作动词用，有用弦牵引之意。这句话可解释为，在这辆前氐后高的板车后端装一个滑轮，绕过滑轮的绳索一端系在后轮轴上，另一端系在车梯低处的重物上。当用力牵引车前时时，因后轮轴转动而将绳索缠绕于其轴上，重物即被牵引而沿升。“轱”与今日“车轱辘”之“轱”意义相同，本条文字借其指车轴。但是，本条文字若照此解释，则缺少两个技术细节的描述：绳索绕过车轴，其缠绕方向与车轴转动方向相反，又，绳索绕过滑轮，滑轮需安装于斜面板顶端。虽然如此，迄今看来，钱宝琮的解释还是比较合理些。
“凡重，上弗挈，下弗收，旁弗劫，则下直，杝，或害之也。氵不梯者不得下直也。”第一句描述自由落体的条件：落体或重物在其上下左右都不受到其他力的作用时，“则下直”。第二句说明，落体若沿斜线降落，则必定受到其他的人为作用，故曰“杝，或害之也”。“害”，妨碍之意。第二句是对第一句的反证。第三句说明物体沿斜面运动的情形，沿斜面下落的物体不能垂直下落。故曰“氵不梯者不得下直也”。“氵不”作“流”解，此处意为滑动。第三句可以理解为以例证形式为第二句作补充。
“今也废石于平地，重不下，无也。”第一句中“废”字即“置”之意。“平地”，比喻平板，或平面支撑物。“”，从孙诒让说，为“踦”之误，“踦”，指偏重。《韩非子·亡征》：“其强弱相踦者也。”如果将石块置之平板，虽然石块有重量，但并不垂直下落，因为石块和平板之间无强弱相踦可言。
这句话是对斜面上物体所以会滑下，自由落体所以会垂直下落所作的力学方面的进一步说明。也表明墨家已具有作用力与反作用力相等的初步概念。
“若夫绳之引轱也，是犹舟中引横也。”它既是对“废石于平地”的受力分析，也是探讨车梯引重的机制。“横”，《说文解字》曰“阑木也”，此处喻为河岩木桩，用以系缆绳。船靠岸时，船夫将缆绳套在岸边木桩上，然后在船中拉绳，船即慢慢靠岸。车梯上牵引重物的绳索，一端系于轴上，车往前运动，重物被拉上斜面高处。这就是“若夫绳之引轱也，是犹舟中引横也”。这进一步表明墨家具有作用力与反作用力相等的初步概念或某种思想认识。
“倚倍拒坚，邪倚焉则不正。”据钱宝琮言，“倚”，压迫也；“拒”，抵抗也；“倍”，加重也。“倚倍拒坚”说明，甲物体对乙物体的压迫加重，乙对甲的抗拒作用也理坚强。两物体相压，如桌面上放石块，一般能保持平衡。但是，当压力方向与支持力方向不在同一直线上时，就会失去平衡，斜面是其中一例。所以就说“邪倚焉则不正”。墨家在此强调斜面上物体所以下滑的原因。
这个车梯实验表明，提挈重物原是吃劲的工作，利用了斜面和滑轮就可以减轻体力。将滑轮装在车梯上，重物可以在车梯前进时被提举到高处，因而就更省力了。
本条《经》与《说》以讲座余面为中心议题，述及斜面车的大概形制，讨论了自由落体的条件、物体在斜面上的下滑运动及其下滑的力学原因，对作用力与反作用力相等的原理也有所认识。整条百余字，却内容丰富，力学含义深刻。
但是，《墨经》在论杠杆、滑轮和斜面时，其力学知识又有很大局限性。例如，在讲讨论斜面时，没有进一步讨论作面上的物体对斜面的作用力方向；说明物体自由下落的条件，而且具有“引，无力”这样一种策略概念，但是，墨家没有球形大地的观念，因此，不可能认识到重力的方向是指向地心；在论及“废石于平地”、舟中引横时，虽有作用力与反作用力的认识，但缺少数量关系的论述；在讨论杠杆、滑轮以及“倚倍拒坚”的命题时也没有定量的分析。总之，《墨经》中的力学知识是和数学脱离的。
将斜面卷起来就成为螺旋。在众多简单机械中，独此为西方文明的产物。但是，古代中国人并非对螺旋毫无认识在《九章算术·勾股》中有一道葛藤绕树算题，实质上它就是设计螺旋的自然雏形。刘徽在此题注解中又举出以青线绕笔管之例子，说明人们对螺旋理论已有所了解。若已知树木高、圆周、葛藤绕树周数，求其每周之间的句长正是螺旋的螺距。这道算题表明，中国人知道螺旋的理论，但没有设计制造它。可能是，古代中国榫卯接合技术与钢铁制打太娴熟、太普遍的缘故。
4.齿轮及其匹配
