明天我們要來(lái)談一談牛頓第一運(yùn)動(dòng)定理，又稱牛頓第一定理。也就是生活中常見的慣性定理、惰性定理。
關(guān)于牛頓第一定理，最開始的敘述是在牛頓的作品《自然哲學(xué)的物理原理》中，在原文中的敘述是：任何物體都要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直至外力促使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。這也就表明了當(dāng)組合外力為零時(shí)，原始靜止物體將保持靜止，原始運(yùn)動(dòng)物體將繼續(xù)以原始速率進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)。零組合外力包括兩種情況：一是物體上的所有外力互相抵消，組合外力為零;第二，物體不受外力的影響。
牛頓第一定理在我們的考試中是比較常見的，主要出現(xiàn)在科技常識(shí)部份，偶而也會(huì)結(jié)合人文詩(shī)詞來(lái)考察。所以昨晚我們來(lái)談一談牛頓第一定理的前世此生，以及考試當(dāng)中的新奇考法。接出來(lái)我們就來(lái)逐一談一談。
首先來(lái)瞧瞧牛頓第一定理的前世此生。
不管是牛頓第一定理的發(fā)展，還是牛頓在數(shù)學(xué)學(xué)和物理方面取得的眾多成就，都離不開歷朝科學(xué)家們的努力，可以說(shuō)牛頓是站在了巨人的右臂上。其中最為關(guān)鍵的，還是近代科學(xué)之父伽利略在理想斜面實(shí)驗(yàn)。
那哪些是理想斜面實(shí)驗(yàn)?zāi)?伽利略讓小球沿一個(gè)光滑斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始下滾，小球?qū)L上另一個(gè)斜面，達(dá)到與原先差不多的高度之后再下滾(這就類似于奧運(yùn)會(huì)谷愛凌小妹妹出席的自由式滑冰大高低杠的完美表現(xiàn)，你們可以自行腦補(bǔ))。伽利略推測(cè)，倘若只是由于磨擦力，球不會(huì)再度達(dá)到原先的高度。之后，他降低后一斜面的夾角，小球在這個(gè)斜面上仍達(dá)到同一高度，但這時(shí)它要滾得遠(yuǎn)些。繼續(xù)降低第二個(gè)斜面的夾角，球達(dá)到同一高度都會(huì)滾得更遠(yuǎn)。這也就意味著，假若斜面平放，球會(huì)永無(wú)止窘境滾動(dòng)下去。所以伽利略得出推論，力并不是維持物體速率的緣由，而是改變物體速率的誘因。換一種說(shuō)法，假若一個(gè)物體不受力，他會(huì)仍然做勻速直線運(yùn)動(dòng)。伽利略也分別在1632年和1638年，在《關(guān)于托勒密和哥白尼兩大世界體系的對(duì)話》和《關(guān)于熱學(xué)和運(yùn)動(dòng)兩種新科學(xué)的談話》(簡(jiǎn)稱《兩門新科學(xué)》)中記錄了他的理想斜面實(shí)驗(yàn)。
伽利略的發(fā)覺早已很接近慣性定理了，而且他一直沒(méi)有甩掉亞里士多德的一千多年間關(guān)于受力運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)外力停止作用時(shí)便歸于靜止的陳舊觀念，所以還是和慣性定理有一定距離的。但不得不說(shuō)，伽利略的思想無(wú)疑地比他的師姐前進(jìn)了一大步，為牛頓第一定理的提出奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
于是，牛頓在1687年撰寫了《自然哲學(xué)的物理原理》，即將將慣性定理作為第一原理提了下來(lái)。正如文章最初提出的：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)牛頓第一定律實(shí)驗(yàn)原理，除非作用在它前面的外力促使它改變這些狀態(tài)為止。我們?cè)隈R克思主義哲學(xué)上講運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)的根本屬性和存在形式，雖然就是從數(shù)學(xué)學(xué)當(dāng)中得出的。牛頓覺得保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和靜止?fàn)顟B(tài)是物體的固有屬性。所以也進(jìn)一步驗(yàn)證了具體科學(xué)是哲學(xué)的基礎(chǔ)。
這就是牛頓第一定理的提出過(guò)程，它使人們對(duì)化學(xué)問(wèn)題的研究和數(shù)學(xué)量的檢測(cè)有意義，因而使它成為整個(gè)熱學(xué)甚至數(shù)學(xué)學(xué)的出發(fā)點(diǎn)，奠定了精典熱學(xué)的概念基礎(chǔ)牛頓第一定律實(shí)驗(yàn)原理，進(jìn)而使它處于理論系統(tǒng)中第一個(gè)原理的前提地位。
其次，我們?cè)賮?lái)談一談關(guān)于牛頓第一定理在社區(qū)考試中的考法。
第一，會(huì)考察慣性定理在生活中的一些現(xiàn)象，難度系數(shù)不高。
我們拿2019年的一道考題來(lái)舉例子(本文試卷來(lái)自網(wǎng)友追憶版)。例如，汽車的慣性是導(dǎo)致許多交通車禍的緣由，什么交通規(guī)則和慣性有關(guān)呢?A.限速行駛B.靠左行駛C.系安全帶D.保持車距。那我們具體來(lái)看一下這道題，A項(xiàng)正確，限速行駛，是為了避免時(shí)速過(guò)快時(shí)，因?yàn)閼T性導(dǎo)致的剎車距離加長(zhǎng)，導(dǎo)致交通車禍，所以與慣性有關(guān)。B項(xiàng)錯(cuò)誤，靠左行駛，是為了避免交通混亂，導(dǎo)致交通車禍，與慣性無(wú)關(guān)。C項(xiàng)正確，系安全帶，是為了避免汽車急停時(shí)人因?yàn)閼T性向前沖導(dǎo)致的傷害，所以與慣性有關(guān)。D項(xiàng)正確，保持車距，是為了避免車距過(guò)小時(shí)，因?yàn)閼T性導(dǎo)致汽車相撞車禍，所以與慣性有關(guān)。所以答案選擇ACD。這也是比較簡(jiǎn)單的考法，你們要有一個(gè)掌握。
第二，考試當(dāng)中可能會(huì)將科技常識(shí)和人文常識(shí)貫通上去考察，難度系數(shù)較高。考生除了要熟練把握化學(xué)知識(shí)，還須要確切理解句子的含意。
我們還是舉了反例，例如這道2021年試卷。古詩(shī)歌是我國(guó)五千年?duì)N爛文化的真諦，先人在創(chuàng)作時(shí)巧妙地借用了許多數(shù)學(xué)知識(shí)，使其作品大放異彩。下述涉及慣性的句子是：A.坐地日行八萬(wàn)里，巡天遙看萬(wàn)千河B.船到江心拋錨遲，峭壁勒馬已經(jīng)晚C.人間六月芳菲盡，山寺桃花始綻放D.飛流直下三千尺，疑是銀河落九天。這么那一句是關(guān)于慣性的呢。我們來(lái)具體剖析一下。A、坐地日行八萬(wàn)里，巡天遙看萬(wàn)千河，是說(shuō)明月球自轉(zhuǎn)一圈的路程為八萬(wàn)里，而人與地面保持相對(duì)靜止，速率相同，不涉及慣性，故A錯(cuò)誤;B、“船到江心拋錨遲，峭壁勒馬已經(jīng)晚”，是說(shuō)物體有保持原先運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，這就是慣性，故B正確;C、人間六月芳菲盡，山寺桃花始綻放說(shuō)明環(huán)境與氣溫對(duì)生物的影響，不是慣性，故C錯(cuò)誤;D、飛流直下三千尺，疑是銀河落九天，是描寫大瀑布的自然景色，不是慣性，故D錯(cuò)誤.所以答案選擇B。這就是相對(duì)比較難的考法。
雖然綜觀這種考試類型，科技常識(shí)總體難度不大，只要復(fù)習(xí)充分，一定可以得高分。