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你所不知道的牛頓第一定律

來源:中國教師資格網  時間:2019-12-30 16:16:48

一、亞里士多德

1.觀點:力是維持物體運動的原因。

2.根據:有力作用在物體上,物體才運動;沒有力的作用,物體就要靜止在一個地方.

亞里士多德提出了物體基于“本性”的“自然運動”和在外界作用(推、拉、提、舉)下違逆物體本性的“受迫運動”概念。依其本性不同,他將物體分為三類:一類是地面上的物體,其本性是“好逸惡勞”,其自然運動是靜止;一類是空中物體,其本性是回到家鄉——重的物體家在大地,輕的物體家在天上,其自然運動是重落輕升;一類是天體,其本性是神圣的,其自然運動就是最完美、最和諧的勻速圓周運動。物體要違逆本性做受迫運動,必須要外在作用來維持,這就是高中課本中所說的:地上的物體的運動需要“力”來維持,否則它會停下來。其實,亞力士多德并沒有提出科學的力的概念,他使用的是推、拉、提、舉等具體的人格化的詞。

二、伽利略

1.觀點:物體在地面上如果沒有外力作用,將會沿地面一直勻速運動下去。

2。依據:伽利略理想斜面實驗。

伽利略敏銳的把握到,亞里士多德關于地面物體運動錯誤之處是在于其沒有注意摩擦的影響。伽利略通過理想斜面實驗指出,地面上的物體之所以會停下來,是因為物體受到了摩擦;如果沒摩擦等作用,地面上的物體會一直運動下去。伽利略為了解釋物體一直運動下去的原因,提出了“慣性”的概念,并指出,基于慣性地面上的物體的“自然運動”是勻速運動。

特別提醒伽利略沒有提出科學“力”的概念,他用的是摩擦。但是他第一次提出了“慣性”的概念。要說明的是,伽利略所謂的地面,實際上是球面,伽利略提出的“慣性”維持的是地面上物體繞地球做勻速圓周運動,這和笛卡爾、牛頓的“慣性”概念是有區別的。另一方面,伽利略通過對自由落體運動的研究,指出了亞里士多德的另一個錯誤,空中的物體并不是中重落輕升,而是下落一樣快,并提出了速度和加速度的概念,指出所有落體運動的加速度相同,之所以重落輕升是因為空氣的作用。

三、笛卡爾

1.觀點:除非物體受到力的作用,物體將永遠保持其靜止或運動狀態,永遠不會使自己沿曲線運動,而只保持在直線上運動。

2.依據:伽利略理想斜面實驗。

伽利略是意大利人,笛卡爾是法國人,伽利略是實驗物理學家,笛卡爾是集大成的哲學家。笛卡爾了解了同時代伽利略所做的工作,他用哲學家的敏銳眼光看到了伽利略工作的偉大意義,并對伽利略的結論進行的哲學式的推廣:自然界一切物體都具有相同的本性——慣性,自然界一切物體基于慣性的“自然運動”都是勻速直線運動。笛卡爾把這一原則稱為自然哲學的第一定律,他認為第一定律是物理學的基礎。

在“慣性”概念上,笛卡爾是在伽利略基礎上的一個重大突破,是拋棄了“圓慣性”概念,認為慣性運動只能是勻速直線運動(包括速度始終保持為零的靜止狀態0)。

可以說,伽利略打開了新物理學的大門,而笛卡爾開創的物理學的理論基礎。在此基礎上也指出,笛卡爾也沒有建立力的概念,笛卡爾為物理學建立了一個描述物體運動多少的守恒量——動量。

四、牛頓

1。觀點:一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態。

2.依據:伽利略、笛卡爾等前人的理論基礎。

牛頓站在巨人的肩膀上,用歐氏幾何的理論建構精神,建立起了運動定律體系——牛頓第一定律,從而鞏固了笛卡爾關于自然界一切物體本性和自然運動的認知,并進一步創造了科學力的概念:使物體違逆自然運動本性做變速運動的原因叫做力。即力是產生加速度的原因。牛頓最大的貢獻,就是建立了科學的力的概念,并以第二定律的形式,定量地給出了力的大小定義——力的大小等于物體動量對時間的變化率。但這兩個定律并沒有揭示力的來源于本質,為此,牛頓進一步建立了力的本性中的最通用原則——力是物體間的相互作用,即牛頓第三定律。

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(責任編輯:石艷波)

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