关于“牛顿第一定律”的几点认识

摘要：对于我们高中生而言，“牛顿第一定律”并不陌生，在初中阶段，甚至在小学阶段就已经有所接触。针对“牛顿第一定律”，我们要对其形成正确的认识，它是学习“牛顿第二定律”、“牛顿第三定律”的基础，也是物理相关知识点学习的前提。文章针对“牛顿第一定律”进行了简要分析，同时也分析了高中生容易产生的几点认识偏差，希望能够为今后相关内容的研究提供一定的参考。

关键词：高中 物理 牛顿第一定律 认识 探索

在高中物理的学习中，牛顿力学是不可缺少的内容之一。牛顿力学的内容主要由三大定律，即“牛顿第一定律”、“牛顿第二定律”和“牛顿第三定律”构成的。在牛顿力学的三大定律中，无论是哪一定律的学习，其都会对后续的学习产生十分重要的影响。其中，“牛顿第一定律”是牛顿力学的基础性定律，要想学好牛顿力学，“牛顿第一定律”是关键。因此，作为一名高中生，在学习“牛顿第一定律”的过程中，要积极对其进行分析，深层次地挖掘其中的内涵并进一步了解，从而不断巩固自身的学习。

一、“牛顿第一定律”的相关内容阐述

（一）基本内涵

何谓“牛顿第一定律”？它指的是任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止，这是牛顿在《自然哲学的数学原理》中对“牛顿第一定律”的原始表述[1]。

（二）适用范围

“牛顿第一定律”也有其适用范围。从现阶段教育界对“牛顿第一定律”的研究来看，“牛顿第一定律”只适用于惯性参考系。在质点不受外力作用时，能够判断出质点静止或做匀速直线运动的参考系一定是惯性参考系，因为只有在惯性参考系中“牛顿第一定律”才适用[2]。在非惯性参考系中，即在有加速度的系统中，“牛顿第一定律”并不适用，因为不受外力的物体，在该参考系中也可能具有加速度，这与“牛顿第一定律”相悖[3]。

（三）主要特征

“牛顿第一定律”的主要特征在于其独立性，集中表现为以下几个方面：（1）确定了惯性参考系并引出了逻辑循环论证，这是公理体系的表现，任何学科的第一命题都要具有此特性[4]。（2）指出了任何物体都具有惯性，建立惯性概念。（3）它的否命题揭示出力的概念，力是物体对物体的作用，力使物体的运动状态发生变化。

二、关于“牛顿第一定律”的认识

（一）对亚里士多德的观点贬低欠妥

众所周知，亚里士多德是历史上最为伟大的人物之一，他不仅是伟大的哲学家，还是伟大的科学家、教育家，为人类文明的进步贡献了自己的力量。在物理学层面，亚里士多德的贡献比较突出，他提出了诸多经典的理论学说。比如，亚里士多德认为运动分为两种状态，一种是自然运动，另一种是强迫运动，自然界除了自然运动（重物竖直下落和轻物竖直上升）便是强迫运动。在当时那种时代背景下，亚里士多德的研究已经走在时代的前列，但是从现代科学的发展来看，这一观点显然是不够合理的。因为亚里士多德在对运动的界定中，静止惯性的思想非常明显，牛顿在第一定律的提出过程中，在很大程度上批判了亞里士多德对物理学领域的贡献，认为其阻碍了科学的进步。

（二）正确理解伽利略理想实验推论

针对“牛顿第一定律”，对于其中提及到的伽利略根据理想实验得出结论的事实，要用辨证的思想看待。纵观伽利略理想实验推论可知，伽利略认为运动的不变只有在水平面才能够实现[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说的水平面，而多数高中生在理解这一概念时，往往会产生错误的理解，导致学习出现困难。其实，提到的水平面是和地球同心的球面。此外，在伽利略理想实验推论中，伽利略对产生加速或者减速的原因归结于靠近或者离开地球中心的倾向，对于物体间相互作用的概念并未真正提出。也就是说，相比于牛顿正式提出第一定律，伽利略只是先发现了惯性运动，并没有确切地提出这一概念。

（三）准确理解“牛顿第一定律”的含义

首先，“牛顿第一定律”涉及到三个层面的内容和意思：（1）物体没有受到外力的影响，始终保持匀速直线运动或者静止状态；（2）无论是何种物体，保持匀速直线运动或者静止是其根本特性；（3）物体在运动的过程中，只有受到外力的作用，原来的运动状态才会发生改变。其次，“牛顿第一定律”的成立是有条件的，并不是在任何情况下都适用的。具体来来看，“牛顿第一定律”适用于惯性参考系，不适用非惯性参考系。因此，那些将“牛顿第一定律”应用在非惯性参考系中的研究，并不具备较强的科学性。

（四）“牛顿第一定律”并不是想当然

由“牛顿第一定律”的含义可知，该定律成立的条件是在物体不受外力的作用下，但是不受外力作用的物理现象在自然界中几乎不存在，因此有人认为“牛顿第一定律”是一种想当然的情况，并不具有可行性和科学性。其实不然，“牛顿第一定律”可以通过诸多简单的事实帮助理解其含义，因为在假想状态下，“牛顿第一定律”始终成立。

（五）“牛顿第一定律”不是“牛顿第二定律”的特例

无论是“牛顿第一定律”，还是“牛顿第二定律”，这些都是牛顿研究的成果。从时间上来看，“牛顿第一定律”先出现，“牛顿第二定律”后出现；从研究的内容上来看，“牛顿第一定律”和“牛顿第二定律”之间存在一定的关系，第一定律是第二定律的前提和基础。但是，因为在“牛顿第一定律”中，物体不受外力并不包含所受合力为零的情况，所以认为“牛顿第一定律”是“牛顿第二定律”的特例的说法是不准确的，也是不科学的。

（六）不是运动状态发生变化才有惯性

“只有运动状态发生了变化，惯性才存在”。严格意义上来说，此种说法是错误的，因为惯性是物体的根本属性，不受客观环境的影响。因此，对于一个物体而言，惯性的存在与否，并不与其运动直接相关，不能认为只有运动的物体在发生运动变化之后才会有惯性。物体的惯性在任何时间、任何地点、任何状态下都会存在，只是表现出来的状态不同，有的惯性较大，有的惯性较小，它只与物体的质量有关[6]。

三、结语

总而言之，“牛顿第一定律”是高中物理教材中的重要内容之一，是高中生学好物理力学知识必不可少的一项内容。在对“牛顿第一定律”进行学习时，我们一定要对其保持高度的重视，花费一定的时间和精力对其进行分析和理解，掌握“牛顿第一定律”的真正内涵，从而可以更好地学习物理力学知识，提升自身的物理学科综合素养。

参考文献：

[1]牛顿.自然哲学的数学原理[M].凤凰出版传媒集团.江苏人民出版社，2014.

[2]孟澳.对于非惯性系的介绍以及其在高中解题的应用[J].祖国，2018，（02）.

[3]常娟.“牛顿第一定律”中有关实验的几点教学设计[J].数理化学习（教研版）， 2015，（04）：203-204.

[4]李沅叡.对牛顿第一定律的认识与探索[J].高考，2018，（03）：461-462.

[5]李盘根.牛顿第一定律认识上的一些误区[J].青年与社会：中外教育研究，2014，（02）：157-157.

[6]杨光海.关于“牛顿第一定律”课堂教学的几点思考和建议[J].教育：文摘版，2017，（12）：00048-00048.

（作者简介：张靖，沈阳市第五中学，高中学历，研究方向：物理学。）