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牛顿第一定律
课前思考
古希腊哲学家亚里士多德在观察和直觉的基础上，根据经验和事实，思考了力与运动的关系。
他认为：如无外部推力，地球上所有的物体都会停下来静止不动；运动的物体若要继续运动必须有力维持。
亚里士多德的观点可归纳为：力是维持物体运动的原因。在此后近 2000 年的时间里，亚里士多德的观点得到了普遍的认同。直到 17 世纪初，伽利略对亚里士多德的这一观点提出了质疑。
如果你是伽利略，你会怎样对亚里士多德的观点进行批判？
亚里士多德的观点
如果仅靠直观感觉来看待力与运动之间的关系，我们会觉得亚里士多德的观点似乎更符合日常经验。从他的视角看，对于静止的马车，若马不拉车，车就不动；对于运动的马车，马不继续拉车，车会停下来。
伽利略的理想实验
伽利略巧妙地设想了一个小球在两个斜面上运动的实验来推理。
让一个小球从一个斜面的顶端由静止向下运动，紧接着又冲上另一个对接的斜面。如果没有摩擦力，这个小球将达到跟原来同样的高度；如果减小对接斜面的倾斜度，小球仍会达到同一高度，但经过的路程会更长些。如果不断减小对接斜面的倾斜度，小球经过的路程就会越来越长。当把对接斜面变成水平面，这时既没有使小球加速的因素，也没有使它减速的因素，小球将以恒定的速度永远运动下去。
据此，伽利略认为，力不是维持运动的原因，它只是使物体加速或减速的原因。
笛卡儿的猜想
在此基础上， 法国哲学家和科学家笛卡儿把伽利略的结论推广到没有重力、摩擦力、空气阻力等更理想的情况，进一步完善了伽利略的观点。他提出：若没有其他原因，运动物体将继续以原来的速度沿直线运动。
牛顿第一定律
牛顿(图 4-3)在伽利略等人研究的基础上，于 1687年发表了他的名著《自然哲学的数学原理》(图 4-4)，书中提出了关于运动规律的三个命题，后人在此基础上总结归
纳出了三条运动定律。其中，牛顿第一定律的表述为：
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非有作用力迫使它改变这种状态。
牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，表明力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因；如果物体不受力的作用，其速度的大小和方向都将保持不变。
牛顿第一定律的意义
这就是牛顿第一定律。
物体保持匀速直线运动或静止状态的特性，叫做惯性。
牛顿第一定律又叫做惯性定律。牛顿第一定律是在大量事实的基础上，通过理想实验得到的。
它揭示了力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，
而是改变物体运动状态的原因。
惯性的大小
惯性是一切物体的固有属性，它时时处处伴随着我们。
生活经验告诉我们，在受到相同的作用力时，物体的质量越大，其运动状态越难改变，表明它的惯性也越大。
所以物体的惯性是有大小的，物体的质量就是惯性大小的量度。
思考与讨论
2013 年 6 月 20 日上午 10 时，我国首次实现了太空授课，美丽的女航天员王亚平微笑着面对全国几千万中小学生进行了51 分钟天地互动授课。“我是王亚平，本次授课由我来主讲。”随着这一句来自“天宫”的问候，中国首位太空老师王亚平轻轻一跃，向“天宫”一号舱内的摄像机镜头缓缓飘来。有史以来内容最神奇、教室最高远、观众最庞大的一课，开始了。
在实验演示之前，“神舟”十号指令长聂海胜首先做了一个“太空打坐”，只见聂海胜轻盈地在半空中盘起了腿，好似有神功，稳稳地悬在空中。王亚平用手指轻轻一推，聂海胜能飘出很远。王亚平演示了质量测量、单摆运动、陀螺运动、水膜制作等有趣的太空物理现象，太空授课获得了圆满成功。
如何用本节课学过的知识解释上述现象？
思考与讨论
思考与练习
通过牛顿第一定律的学习，几位同学在讨论惯性的概念时分别表达了下列说法。你是否认同这些说法，简述你的理由。
(1)运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性。
(2)物体受力时，它的惯性会发生改变。
(3)惯性与物体运动的快慢无关。
思考与练习
伽利略设想了一个理想实验(图中两斜面底部均用一小段光滑圆弧连接)，得出力不是维持物体运动的原因：
(1)减小右边斜面的倾角，小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度。
(2)两个斜面对接，让静止的小球沿左边斜面滚下，小球将滚上右边另一个斜面。
(3)如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度。
(4)继续减小右边斜面的倾角，最后使它成为水平面，小球就应沿水平面一直运动下去。将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列。在上述步骤中，哪些属于可靠的事实？哪些是理想化的推论？
思考与练习
下列情形中，物体的运动状态发生变化的是
A. 小石块做自由落体运动
B. 小球在光滑水平面上做匀速直线运动
C. 汽车在转弯时速度的大小不变
D. 铅球被抛出以后的运动
思考与练习
对一些生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以分析。其中正确的是
A.“ 强弩之末，势不能穿鲁缟 ”，是因为强弩的惯性减小了
B. 汽车超速行驶易引发交通事故，是因为速度大的汽车惯性大
C. 车辆转弯时适当减速，是为了减小车辆的惯性，使行驶更安全
D. 货运列车在有些车站加挂车厢，这会增大它的惯性
下列情况可能存在的是
A. 物体的速度很大，但惯性很小
B. 物体的惯性很大，但质量很小
C. 物体的体积很大，但惯性很小
D. 物体所受的合外力很大，但惯性很小
思想升华
在伽利略的那个时代，科学还处于启蒙阶段，人们对物体之所以会受重力作用的原因尚且懵懂，更不用说设想太空中的微重力环境了。
地球上的任何实验，都只能在重力环境中进行，而且无法排除摩擦力和空气阻力的影响。
但是，伽利略凭借着他深邃的思想和超人的睿智，巧妙地设计了一个使用对接斜面的理想实验，成功地揭示了力和运动关系的真谛。
思想升华
伽利略理想实验的本质是想象着把实际中存在、影响物体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质。这种依据逻辑推理把实际实验理想化的思想是研究物理问题的思维方法之一。
我国有一部比伽利略的《关于哥白尼和托勒密两大世界体系的对话》更古老的书——《考灵曜》，书中写道：“地恒动不止而人不知，譬如人在大舟中闭牖
而坐，舟行而人不觉也。”
请思考，这段话体现了什么物理知识？

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