摘要：對(duì)于我們高中生而言，“牛頓第一定律”并不陌生，在初中階段，甚至在小學(xué)階段就已經(jīng)有所接觸。針對(duì)“牛頓第一定律”，我們要對(duì)其形成正確的認(rèn)識(shí)，它是學(xué)習(xí)“牛頓第二定律”、“牛頓第三定律”的基礎(chǔ)，也是物理相關(guān)知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)的前提。文章針對(duì)“牛頓第一定律”進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，同時(shí)也分析了高中生容易產(chǎn)生的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)偏差，希望能夠?yàn)榻窈笙嚓P(guān)內(nèi)容的研究提供一定的參考。

關(guān)鍵詞：高中 物理 牛頓第一定律 認(rèn)識(shí) 探索

在高中物理的學(xué)習(xí)中，牛頓力學(xué)是不可缺少的內(nèi)容之一。牛頓力學(xué)的內(nèi)容主要由三大定律，即“牛頓第一定律”、“牛頓第二定律”和“牛頓第三定律”構(gòu)成的。在牛頓力學(xué)的三大定律中，無(wú)論是哪一定律的學(xué)習(xí)，其都會(huì)對(duì)后續(xù)的學(xué)習(xí)產(chǎn)生十分重要的影響。其中，“牛頓第一定律”是牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)性定律，要想學(xué)好牛頓力學(xué)，“牛頓第一定律”是關(guān)鍵。因此，作為一名高中生，在學(xué)習(xí)“牛頓第一定律”的過(guò)程中，要積極對(duì)其進(jìn)行分析，深層次地挖掘其中的內(nèi)涵并進(jìn)一步了解，從而不斷鞏固自身的學(xué)習(xí)。

一、“牛頓第一定律”的相關(guān)內(nèi)容闡述

（一）基本內(nèi)涵

何謂“牛頓第一定律”？它指的是任何物體都要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止，這是牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中對(duì)“牛頓第一定律”的原始表述[1]。

（二）適用范圍

“牛頓第一定律”也有其適用范圍。從現(xiàn)階段教育界對(duì)“牛頓第一定律”的研究來(lái)看，“牛頓第一定律”只適用于慣性參考系。在質(zhì)點(diǎn)不受外力作用時(shí)，能夠判斷出質(zhì)點(diǎn)靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系一定是慣性參考系，因?yàn)橹挥性趹T性參考系中“牛頓第一定律”才適用[2]。在非慣性參考系中，即在有加速度的系統(tǒng)中，“牛頓第一定律”并不適用，因?yàn)椴皇芡饬Φ奈矬w，在該參考系中也可能具有加速度，這與“牛頓第一定律”相悖[3]。

（三）主要特征

“牛頓第一定律”的主要特征在于其獨(dú)立性，集中表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：（1）確定了慣性參考系并引出了邏輯循環(huán)論證，這是公理體系的表現(xiàn)，任何學(xué)科的第一命題都要具有此特性[4]。（2）指出了任何物體都具有慣性，建立慣性概念。（3）它的否命題揭示出力的概念，力是物體對(duì)物體的作用，力使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。

二、關(guān)于“牛頓第一定律”的認(rèn)識(shí)

（一）對(duì)亞里士多德的觀點(diǎn)貶低欠妥

眾所周知，亞里士多德是歷史上最為偉大的人物之一，他不僅是偉大的哲學(xué)家，還是偉大的科學(xué)家、教育家，為人類文明的進(jìn)步貢獻(xiàn)了自己的力量。在物理學(xué)層面，亞里士多德的貢獻(xiàn)比較突出，他提出了諸多經(jīng)典的理論學(xué)說(shuō)。比如，亞里士多德認(rèn)為運(yùn)動(dòng)分為兩種狀態(tài)，一種是自然運(yùn)動(dòng)，另一種是強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)，自然界除了自然運(yùn)動(dòng)（重物豎直下落和輕物豎直上升）便是強(qiáng)迫運(yùn)動(dòng)。在當(dāng)時(shí)那種時(shí)代背景下，亞里士多德的研究已經(jīng)走在時(shí)代的前列，但是從現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展來(lái)看，這一觀點(diǎn)顯然是不夠合理的。因?yàn)閬喞锸慷嗟略趯?duì)運(yùn)動(dòng)的界定中，靜止慣性的思想非常明顯，牛頓在第一定律的提出過(guò)程中，在很大程度上批判了亞里士多德對(duì)物理學(xué)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)，認(rèn)為其阻礙了科學(xué)的進(jìn)步。

（二）正確理解伽利略理想實(shí)驗(yàn)推論

針對(duì)“牛頓第一定律”，對(duì)于其中提及到的伽利略根據(jù)理想實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論的事實(shí)，要用辨證的思想看待。縱觀伽利略理想實(shí)驗(yàn)推論可知，伽利略認(rèn)為運(yùn)動(dòng)的不變只有在水平面才能夠?qū)崿F(xiàn)[5]。需要注意的是，其中所提出到的水平面，并不是日常生活中所說(shuō)的水平面，而多數(shù)高中生在理解這一概念時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的理解，導(dǎo)致學(xué)習(xí)出現(xiàn)困難。其實(shí)，提到的水平面是和地球同心的球面。此外，在伽利略理想實(shí)驗(yàn)推論中，伽利略對(duì)產(chǎn)生加速或者減速的原因歸結(jié)于靠近或者離開(kāi)地球中心的傾向，對(duì)于物體間相互作用的概念并未真正提出。也就是說(shuō)，相比于牛頓正式提出第一定律，伽利略只是先發(fā)現(xiàn)了慣性運(yùn)動(dòng)，并沒(méi)有確切地提出這一概念。

（三）準(zhǔn)確理解“牛頓第一定律”的含義

首先，“牛頓第一定律”涉及到三個(gè)層面的內(nèi)容和意思：（1）物體沒(méi)有受到外力的影響，始終保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或者靜止?fàn)顟B(tài)；（2）無(wú)論是何種物體，保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或者靜止是其根本特性；（3）物體在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，只有受到外力的作用，原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才會(huì)發(fā)生改變。其次，“牛頓第一定律”的成立是有條件的，并不是在任何情況下都適用的。具體來(lái)來(lái)看，“牛頓第一定律”適用于慣性參考系，不適用非慣性參考系。因此，那些將“牛頓第一定律”應(yīng)用在非慣性參考系中的研究，并不具備較強(qiáng)的科學(xué)性。

（四）“牛頓第一定律”并不是想當(dāng)然

由“牛頓第一定律”的含義可知，該定律成立的條件是在物體不受外力的作用下，但是不受外力作用的物理現(xiàn)象在自然界中幾乎不存在，因此有人認(rèn)為“牛頓第一定律”是一種想當(dāng)然的情況，并不具有可行性和科學(xué)性。其實(shí)不然，“牛頓第一定律”可以通過(guò)諸多簡(jiǎn)單的事實(shí)幫助理解其含義，因?yàn)樵诩傧霠顟B(tài)下，“牛頓第一定律”始終成立。

（五）“牛頓第一定律”不是“牛頓第二定律”的特例

無(wú)論是“牛頓第一定律”，還是“牛頓第二定律”，這些都是牛頓研究的成果。從時(shí)間上來(lái)看，“牛頓第一定律”先出現(xiàn)，“牛頓第二定律”后出現(xiàn)；從研究的內(nèi)容上來(lái)看，“牛頓第一定律”和“牛頓第二定律”之間存在一定的關(guān)系，第一定律是第二定律的前提和基礎(chǔ)。但是，因?yàn)樵凇芭ｎD第一定律”中，物體不受外力并不包含所受合力為零的情況，所以認(rèn)為“牛頓第一定律”是“牛頓第二定律”的特例的說(shuō)法是不準(zhǔn)確的，也是不科學(xué)的。

（六）不是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化才有慣性

“只有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了變化，慣性才存在”。嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，此種說(shuō)法是錯(cuò)誤的，因?yàn)閼T性是物體的根本屬性，不受客觀環(huán)境的影響。因此，對(duì)于一個(gè)物體而言，慣性的存在與否，并不與其運(yùn)動(dòng)直接相關(guān)，不能認(rèn)為只有運(yùn)動(dòng)的物體在發(fā)生運(yùn)動(dòng)變化之后才會(huì)有慣性。物體的慣性在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)、任何狀態(tài)下都會(huì)存在，只是表現(xiàn)出來(lái)的狀態(tài)不同，有的慣性較大，有的慣性較小，它只與物體的質(zhì)量有關(guān)[6]。

三、結(jié)語(yǔ)

總而言之，“牛頓第一定律”是高中物理教材中的重要內(nèi)容之一，是高中生學(xué)好物理力學(xué)知識(shí)必不可少的一項(xiàng)內(nèi)容。在對(duì)“牛頓第一定律”進(jìn)行學(xué)習(xí)時(shí)，我們一定要對(duì)其保持高度的重視，花費(fèi)一定的時(shí)間和精力對(duì)其進(jìn)行分析和理解，掌握“牛頓第一定律”的真正內(nèi)涵，從而可以更好地學(xué)習(xí)物理力學(xué)知識(shí)，提升自身的物理學(xué)科綜合素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)：

[1]牛頓.自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理[M].鳳凰出版?zhèn)髅郊瘓F(tuán).江蘇人民出版社，2014.

[2]孟澳.對(duì)于非慣性系的介紹以及其在高中解題的應(yīng)用[J].祖國(guó)，2018，（02）.

[3]常娟.“牛頓第一定律”中有關(guān)實(shí)驗(yàn)的幾點(diǎn)教學(xué)設(shè)計(jì)[J].數(shù)理化學(xué)習(xí)（教研版）， 2015，（04）：203-204.

[4]李沅叡.對(duì)牛頓第一定律的認(rèn)識(shí)與探索[J].高考，2018，（03）：461-462.

[5]李盤根.牛頓第一定律認(rèn)識(shí)上的一些誤區(qū)[J].青年與社會(huì)：中外教育研究，2014，（02）：157-157.

[6]楊光海.關(guān)于“牛頓第一定律”課堂教學(xué)的幾點(diǎn)思考和建議[J].教育：文摘版，2017，（12）：00048-00048.

（作者簡(jiǎn)介：張靖，沈陽(yáng)市第五中學(xué)，高中學(xué)歷，研究方向：物理學(xué)。）