[摘要]闡述牛頓第一定律的內(nèi)容與物體慣性之間的關(guān)系?？陀^現(xiàn)象與主觀經(jīng)驗(yàn)對(duì)牛頓第一定律產(chǎn)生的誤解。

[關(guān)鍵詞]牛頓第一定律 慣性 力 主觀經(jīng)驗(yàn)

牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律的內(nèi)容可表述如下：任何物體都保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到受到其它物體所作用的力迫使它改變這種狀態(tài)為止。

關(guān)于“牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律”應(yīng)明確：物體都有維持靜止和做勻速直線運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)，因此物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是由它的運(yùn)動(dòng)速度決定的，沒有外力，它的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是不會(huì)改變的。物體的保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為慣性。慣性的大小由物體的質(zhì)量量度，所以牛頓第一定律也稱為慣性定律。牛頓第一定律也闡明了力的概念。明確了力是物體間的相互作用，指出了是力改變了物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，因?yàn)榧铀俣仁敲鑼懳矬w運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，所以力是和加速度相聯(lián)系的，而不是和速度相聯(lián)系的。在日常生活中不注意這點(diǎn)，往往容易產(chǎn)生錯(cuò)覺。

學(xué)習(xí)牛頓第一定律應(yīng)注意的問題

1.牛頓第一定律并不是在所有的參照系里都成立，實(shí)際上它只在慣性參照系里才成立。因此常常把牛頓第一定律是否成立，作為一個(gè)參照系是否慣性參照系的判據(jù)。

2.牛頓第一定律是通過分析事實(shí)，再進(jìn)一步概括、推理得出的。我們周圍的物體，都要受到這個(gè)力或那個(gè)力的作用，因此不可能用實(shí)驗(yàn)來直接驗(yàn)證這一定律。但是，從定律得出的一切推論，都經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗(yàn)，因此，牛頓第一定律已成為大家公認(rèn)的力學(xué)基本定律之一。

對(duì)牛頓第一定律理解與總結(jié)

1.牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律肯定了力的概念，并說明了一切物體都具有慣性。

(1)肯定了力的概念

由牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律的表述中可以看到，從起源上看，力是物體間的相互作用；從效果上看，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。故牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律從力的起源和力的效果上肯定了力的概念。有人認(rèn)為力是產(chǎn)生速度和維持速度的原因，這種看法是錯(cuò)誤的。造成這種錯(cuò)誤的原因是多方面的，有客觀因素也有主觀因素。下面我們來分析這個(gè)問題。

①客觀因素

譬如一輛車，你不推它，它就不動(dòng)。原來靜止的車，要想使它動(dòng)起來，必須給它一個(gè)力，好象力是用來產(chǎn)生速度的。又如一輛汽車，關(guān)掉油門后，它便慢慢地停下來。如果要使它保持原有的速度運(yùn)動(dòng)，便必須把發(fā)動(dòng)機(jī)開動(dòng)起來。因此容易使人產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)覺，好象力是用來產(chǎn)生速度或維持速度的，而實(shí)際上并非如此。我們知道，要想使一輛原來靜止的車動(dòng)起來確實(shí)需要力。而從靜止到有速度，速度是改變了，也就是說產(chǎn)生了加速度，所以力是產(chǎn)生加速度的原因。汽車關(guān)掉油門后會(huì)逐漸停下來，是因?yàn)槭艿降孛鎸?duì)它的摩擦阻力作用，這個(gè)摩擦阻力與它的運(yùn)動(dòng)方向相反，產(chǎn)生了一個(gè)與汽車運(yùn)動(dòng)方向相反的加速度，于是它就越來越慢。要想使它仍保持原來的速度運(yùn)動(dòng)，則要將發(fā)動(dòng)機(jī)開動(dòng)起來，使地面再對(duì)它產(chǎn)生一個(gè)向前的力，從而使它產(chǎn)生一個(gè)向前的加速度，這個(gè)力的作用與摩擦力的作用相互抵消，也就是合力等于零的情況。所以，如果我們對(duì)有些現(xiàn)象不加分析，就會(huì)誤認(rèn)為力是產(chǎn)生或維持速度的原因。這一點(diǎn)必須注意。

②主觀因素

在頭腦中沒有分清速度和加速度這兩個(gè)概念。速度是描寫運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，而加速度是描寫速度的變化率的。速度要改變（或大小改變，或方向改變，或大小和方向皆改變）才會(huì)有加速度，因此加速度的概念是描寫運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的。而牛頓第一定律說明力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，顯然力一定是跟加速度相聯(lián)系，而不是跟速度相聯(lián)系。

(2)說明了物體具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的特性——慣性

物體在不受其他物體對(duì)它的作用時(shí)，它便保持原有的靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，物體的這種本領(lǐng)叫作慣性（以前叫惰性。顧名思義，惰性就是懶惰的性質(zhì)，好象物體因懶惰而不愿改變其原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)），因而牛頓第一定律又叫做慣性定律。

物體的慣性不僅表現(xiàn)在物體不受外力時(shí)，將保持其原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，原來靜止的繼續(xù)靜止，原有運(yùn)動(dòng)的則作勻速直線運(yùn)動(dòng)，其速度的大小和方向都不改變；而且物體的慣性還表現(xiàn)在使其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)的難易程度上。在一定外力作用下，物體的慣性愈大，要使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就愈難，它所獲得的加速度也愈??；物體的慣性愈小，要使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就愈容易，它所獲得的加速度也愈大。

慣性無論是在日常生活中，或是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)用都是非常廣泛的。譬如，一個(gè)錘頭松了以后，我們把錘拿到石頭上礅幾下，錘頭就壓緊了，這實(shí)際上是利用了慣性。因?yàn)殄N頭和錘把向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，都有向下運(yùn)動(dòng)的慣性，礅到石頭上后，錘把停止運(yùn)動(dòng)，錘頭仍有向下運(yùn)動(dòng)的慣性，直到錘把對(duì)錘頭的摩擦力阻止它繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)為止，因而錘頭被壓緊。又如，用抖衣的辦法，抖去身上的塵土，也是利用了物體的慣性。因抖動(dòng)前，衣服和塵土顆粒都是靜止的，抖動(dòng)衣服，衣服運(yùn)動(dòng)起來了，而塵土還保持原有的靜止?fàn)顟B(tài)，就跟衣服分離開來，并在重力的作用下?lián)勐湎氯?。?dāng)然，慣性也給人類帶來些不方便。坐車時(shí)，如車突然剎住我們就會(huì)因慣性而向前傾倒。跑步時(shí)，如腳下絆著磚頭，我們也會(huì)因慣性而摔倒。另外，車輛慣性大，剎車就困難。例如火車就比汽車剎車?yán)щy。因此，慣性有其有利的一面，也有其不利的一面。

2.牛頓第一定律中，所談到的物體，實(shí)際上指的是質(zhì)點(diǎn)。也就是說，我們這里只涉及平動(dòng)而不涉及轉(zhuǎn)動(dòng)。因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)無大小，它只能平動(dòng)而不能轉(zhuǎn)動(dòng)。如談的是具有一定大小的物體，也是只涉及平動(dòng)而不涉及轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)樽銎絼?dòng)的物體上，各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)規(guī)律是相同的。上面所說的慣性也指的是平動(dòng)的慣性。

3.牛頓第一定律是大量直觀經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)事實(shí)的抽象概括，不能用實(shí)驗(yàn)直接證明。

從牛頓第一定律的表述中可以看到，物體是在不受其他物體作用時(shí)，才保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，而不受其他物體作用的孤立物體實(shí)際上是不存在的，一個(gè)物體總要受到其他物體對(duì)它的作用，找不到不受任何物體作用的物體，所以牛頓第一定律是不能用實(shí)驗(yàn)直接證明的，而是大量實(shí)驗(yàn)事實(shí)的抽象概括。

作者單位：陜西建設(shè)技術(shù)學(xué)院