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摘 要：牛頓第一定律是牛頓經(jīng)典力學(xué)體系的開(kāi)篇，也是繼續(xù)學(xué)習(xí)牛頓第二、第三定律的基礎(chǔ)。第一定律在初中階段學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)，但學(xué)的比較簡(jiǎn)單，對(duì)概念的理解也很膚淺；所以在高中階段再次學(xué)習(xí)這個(gè)內(nèi)容時(shí)，不僅要在知識(shí)上有所突破，而且還要從科學(xué)的研究方法和認(rèn)識(shí)論上有進(jìn)一步的提高。

關(guān)鍵詞：力；慣性；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

中圖分類號(hào)：G630 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-7661（2012）04-164-01

牛頓第一定律又叫做慣性定律，慣性是經(jīng)典力學(xué)中的一個(gè)基本概念，同時(shí)它又是人們?nèi)粘Ｉ钪械囊粋€(gè)基礎(chǔ)性觀念，并且慣性問(wèn)題也是經(jīng)常被物理學(xué)界討論的一個(gè)話題。可是，盡管經(jīng)典力學(xué)經(jīng)走過(guò)了漫長(zhǎng)的發(fā)展時(shí)期，大部分的物理教師在此問(wèn)題上還存在著很多的混亂性，下面我從幾個(gè)方面談?wù)剬?duì)牛頓第一定律的認(rèn)識(shí)，不當(dāng)之處望同行多多賜教。

我們都知道，牛頓第一定律指出一切物體總是保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，直到有外力迫使改變這種狀態(tài).把物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)叫慣性。一個(gè)物體，只要不受外力作用，原來(lái)靜止的就會(huì)一直靜止下去，而原來(lái)運(yùn)動(dòng)的則會(huì)一直作勻速直線運(yùn)動(dòng)，該定律說(shuō)明力并不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因.它科學(xué)地闡明了力和慣性這兩個(gè)物理概念，正確地解釋了力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系，并提出了一切物體都具有保持其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的屬性，它是物理學(xué)中一條基本定律。從天文觀察中，間接推導(dǎo)而來(lái)，是抽象概括的結(jié)論，不能單純按字面定義而用實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證。

牛頓第一定律說(shuō)明了兩個(gè)問(wèn)題：第一它明確了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。物體的運(yùn)動(dòng)并不是需要力來(lái)維持，只有當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，產(chǎn)生加速度時(shí)，才需要力的作用。在牛頓第一定律的基礎(chǔ)上得出力的定性定義：力是一個(gè)物體對(duì)另一個(gè)物體的作用，它使受力物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變。第二它提出了慣性的概念。物體之所以保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，是在不受力的條件下，由物體本身的特性來(lái)決定的。物體所固有的、保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的特性叫慣性。牛頓在第一定律中沒(méi)有說(shuō)明靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)所選擇參考系是怎樣的，然而，按牛頓的說(shuō)法，這里所指的運(yùn)動(dòng)是在絕對(duì)時(shí)間過(guò)程中的相對(duì)于絕對(duì)空間參考系的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。牛頓第一定律成立于一定的參考系，通常把牛頓第一定律成立的參考系稱為慣性參考系，因此這一定律在實(shí)際上定義了慣性參考系。牛頓第一定律是作為牛頓力學(xué)體系一條規(guī)律，它具有特殊意義，是三大定律中不可缺少的獨(dú)立定律。不能把牛頓第一定律看作牛頓第二定律的特例。大家注意：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因！

牛頓第一定律指出慣性與物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).高中物理教材指出質(zhì)量是物體慣性大小的量度理由是：通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證質(zhì)量大的物體在相同的力作用下其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不容易改變，而質(zhì)量小的物體則易改變。這是由牛頓第二定律所得到的基本結(jié)論，而事實(shí)上物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否變化，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化是難還是容易是與慣性無(wú)關(guān)的。慣性所揭示出的物體之性質(zhì)不在于其使物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變的能力，而在于它的保持某種特定狀態(tài)的本領(lǐng)，因此慣性與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)。倘若慣性與物體的質(zhì)量有關(guān)的話，則我們也可以說(shuō)慣性與力也有關(guān)系。因?yàn)閷?duì)于相同質(zhì)量的物體而言，力越小其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就越難改變。因而，也即力越小物體的慣性越大。如果要說(shuō)質(zhì)量與慣性真有關(guān)系的話，我認(rèn)為也只能從一個(gè)角度來(lái)看：慣性是由其表現(xiàn)物體周圍存在著的與時(shí)空有關(guān)的天體質(zhì)量分布情況決定著的性質(zhì)。根據(jù)廣義相對(duì)論，空間的性質(zhì)是由天體質(zhì)量的分布所決定的。在慣性系中牛頓運(yùn)動(dòng)第一定律成立，但在非慣性系中，我們通常認(rèn)為牛頓第一定律已不成立。在涉及慣性的問(wèn)題上我們必須分清那些屬于慣性現(xiàn)象，而那些不屬于慣性現(xiàn)象。牛頓的觀點(diǎn)毫無(wú)疑問(wèn)是正確的，但我們?cè)S多的物理學(xué)研究者卻將慣性對(duì)事物的影響的范圍作了隨意而并不恰當(dāng)?shù)臄U(kuò)展。這里關(guān)鍵在于，慣性不是使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與慣性無(wú)關(guān)，只和力有關(guān)。

牛頓第一定律與牛頓第二定律有怎樣的關(guān)系呢?第一，當(dāng)物體所受的合外力為零時(shí)，從牛頓第二定律可知物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或作勻速直線運(yùn)動(dòng)。可是，僅依據(jù)這一點(diǎn)卻不能認(rèn)為牛頓第一定律是牛頓第二定律的一個(gè)特例。因?yàn)檫@兩個(gè)定律的論述對(duì)象其實(shí)是不一樣的。牛頓第二定律的研究對(duì)象是一個(gè)物體，而牛頓第一定律論述的是整個(gè)存在的性質(zhì)。第二，牛頓第二定律是關(guān)于個(gè)別物體因果性的規(guī)律，而牛頓第一定律卻與個(gè)別物體的因果性無(wú)關(guān)，它是存在之狀態(tài)的表述，它的表述是與具體的特定的時(shí)間無(wú)關(guān)的、瞬時(shí)性的。恰恰相反，現(xiàn)行的動(dòng)力學(xué)規(guī)律正是牛頓第一定律所揭示的存在之性在具體的個(gè)體事物上的展現(xiàn)。正是慣性現(xiàn)象，構(gòu)成了牛頓動(dòng)力學(xué)所以成立的操作平臺(tái)，并不能相互的推導(dǎo)，彼此相互獨(dú)立的定律。但是第一定律所揭示的物質(zhì)存在的本性在具體的個(gè)體事物上的展現(xiàn)，比第二定律具有更強(qiáng)的基礎(chǔ)性。可以說(shuō)，牛頓第一定律是牛頓動(dòng)力學(xué)之根本。

牛頓第一定律是動(dòng)力學(xué)定律的基礎(chǔ)，但它并不能體現(xiàn)物體的某種動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，它是關(guān)于人類領(lǐng)略大自然之美、自然之和諧的陳述，反映時(shí)間的均勻性，空間的對(duì)稱性，及自然之美對(duì)人類最完美的呈現(xiàn)。牛頓第一定律是通過(guò)分析事實(shí)、再進(jìn)一步概括、推理得出的。雖然不可能用實(shí)驗(yàn)來(lái)直接驗(yàn)證這一定律，但是，從定律得出的一切理論，都經(jīng)受住了實(shí)踐的考驗(yàn)。所以，牛頓第一定律已成為大家公認(rèn)為牛頓力力學(xué)之根本。