正确理解牛顿第一定律

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一、牛顿第一定律的形成

1.伽利略的研究和科学想象：同一小车从同一斜面上的同一位置由静止开始滑下（这是为了保证每次小车到达水平面时有相同的速度）.第一次在水平面上铺上毛巾，小车在毛巾上滑行很短的距离就停下了；第二次在水平面铺上较光滑的棉布，小车在棉布上滑行的距离较远；第三次是光滑的木板，小车滑行的距离最远.伽利略认为，是平面对小车的阻力使小车停下，平面越光滑，阻力就越小，小车滑行也就越远.伽利略据此想象：要是能找到一块十分光滑的平面，阻力为零，小车的滑行速度将不会减慢.

2.笛卡尔的补充：笛卡尔等人在伽利略研究的基础上进行了更深入的研究，他认为：如果运动的物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不会变，将沿原来的方向永远匀速运动下去.

3.牛顿的伟大贡献：牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的物理定律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止或匀速直线运动状态.这就是牛顿第一定律.牛顿曾经说过：“我是站在巨人的肩膀上才成功的.”这句话就是针对伽利略的.

牛顿第一定律是通过分析事实、再进一步概括、推理得出的.虽然不可能用实验来直接证明这一定律，但是，从定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验.因此，牛顿第一定律已成为大家公认的力学基本定律之一.

二、牛顿第一定律的含义

1.牛顿第一定律包含的三层意思

（1）牛顿第一定律说明了物体不受外力时的运动状态，是匀速直线运动状态或静止状态（所以说力不是维持物体运动的原因）.

（2）一切物体都有保持其静止或匀速直线运动状态不变的特性.物体具有保持其速度不变的性质，这种性质叫惯性.因此牛顿第一定律也称惯性定律.

（3）当受到其他物体的作用时，将迫使这个物体改变其静止状态或匀速直线运动状态，即改变其速度的大小或者改变速度的方向，所以牛顿第一定律提出了力是改变物体运动状态的原因.

2.牛顿第一定律的意义

牛顿第一定律不仅把力和速度变化（大小和方向）联系起来，指出了力是改变物体运动状态的原因，而且把力和惯性也联系起来了.物体的惯性是物体保持其本身运动状态的性质，受到同样的作用力，有的物体容易改变其运动状态，有的不易改变其运动状态.牛顿第一定律揭示了力、惯性和速度变化的关系.

三、学习牛顿第一定律时应注意的几个问题

1.“惯性”的本质:惯性是物体的固有属性，不论宏观物体还是微小粒子，不论固体、液体还是气体，不论静止物体还是运动物体，不论物体在地球上还是在月球上，一切物体在任何时刻、任何情况下都具有惯性.

2.“惯性”与“第一定律”的区别：惯性是一切物体固有的属性，是不依外界（作用力）条件而改变的，它始终伴随物体而存在.牛顿第一定律则是研究物体在不受外力作用时如何运动的问题，是一条运动定律，它指出了“物体保持匀速直线运动状态或静止状态”的原因.而惯性是“物体具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态”的特性，二者完全不同.

3.“惯性”和“力”的区别：①物理意义不同：惯性是指物体具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，而力是指物体对物体的作用；惯性是物体本身的属性，始终具有这种性质，它与外界条件无关，力只有物体与物体发生相互作用时才有.离开了物体就无所谓力.②构成的要素不同：惯性只有大小，没有方向和作用点，而大小也没有具体数值，无单位；力是由大小、方向和作用点三要素构成，它的大小有具体的数值，单位是牛.③惯性是保持物体运动状态不变的性质,力的作用则是改变物体的形状或运动状态.

4.“惯性”与“外力作用”的关系：物体原来具有某个速度，惯性则使其继续保持这一速度.当物体受平衡力作用时，物体可保持这个速度；当物体受非平衡力作用时，物体便不能再保持原来的速度，运动状态就发生了变化.物体的惯性和外力作用这一对矛盾的对立统一形成了宏观物体的形形的复杂的运动.如果没有外力，物体也就没有复杂多样的运动形式；如果没有惯性，物体的运动状态的改变就不需要力的作用.

5.“惯性”与“速度”的区别：我们往往把惯性大小跟速度大小混为一谈，根据“汽车行驶得越快，刹车越困难”一类现象认为“汽车行驶越快，其惯性越大”.同学们要注意惯性是物体的固有属性，速度是描述运动快慢的物理量.惯性大小与物体运动的快慢无关.运动快的汽车难刹车是因阻力大小有限，如果增大阻力，它也会很快停下来.

四、牛顿第一定律的生活体验

体验条件：假设高速公路上匀速行驶的汽车中有一只飞虫.飞虫在车中飞来飞去，假如飞虫从你面前以垂直汽车前进方向直线飞过，试想汽车以非常高的速度行驶，在飞虫从你面前直线飞过时，它已经在汽车前进方向上拥有了与汽车一样的速度.如果惯性定律是不成立的，那么飞虫，又怎么能够使身体达到一个很快的运动水平并且还要维持一段时间.实际上飞虫维持这样的高速向前运动是不费力的，也就是不需要什么外力来维持它的高速向前的运动.其实，我们不妨制造一种只能上下喷气的小飞行器（即人造飞虫），用手抱着，等车子在高速公路上到达稳定速度后，再让它竖直飞起并悬空在某个位置，这样我们就不需要再去找那只沿直线飞过面前的飞虫了，并且这样一来它就会与车子有相同的速度一起前进，这能够更好地体验牛顿第一定律.