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你所不知道的牛顿第一定律

来源:中国教师资格网  时间:2019-12-30 16:16:48

一、亚里士多德

1.观点:力是维持物体运动的原因。

2。根据:有力作用在物体上,物体才运动;没有力的作用,物体就要静止在一个地方。

亚里士多德提出了物体基于“本性”的“自然运动”和在外界作用(推、拉、提、举)下违逆物体本性的“受迫运动”概念。依其本性不同,他将物体分为三类:一类是地面上的物体,其本性是“好逸恶劳”,其自然运动是静止;一类是空中物体,其本性是回到家乡——重的物体家在大地,轻的物体家在天上,其自然运动是重落轻升;一类是天体,其本性是神圣的,其自然运动就是最完美、最和谐的匀速圆周运动。物体要违逆本性做受迫运动,必须要外在作用来维持,这就是高中课本中所说的:地上的物体的运动需要“力”来维持,否则它会停下来。其实,亚力士多德并没有提出科学的力的概念,他使用的是推、拉、提、举等具体的人格化的词。

二、伽利略

1.观点:物体在地面上如果没有外力作用,将会沿地面一直匀速运动下去。

2.依据:伽利略理想斜面实验。

伽利略敏锐的把握到,亚里士多德关于地面物体运动错误之处是在于其没有注意摩擦的影响。伽利略通过理想斜面实验指出,地面上的物体之所以会停下来,是因为物体受到了摩擦;如果没摩擦等作用,地面上的物体会一直运动下去。伽利略为了解释物体一直运动下去的原因,提出了“惯性”的概念,并指出,基于惯性地面上的物体的“自然运动”是匀速运动。

特别提醒伽利略没有提出科学“力”的概念,他用的是摩擦。但是他第一次提出了“惯性”的概念。要说明的是,伽利略所谓的地面,实际上是球面,伽利略提出的“惯性”维持的是地面上物体绕地球做匀速圆周运动,这和笛卡尔、牛顿的“惯性”概念是有区别的。另一方面,伽利略通过对自由落体运动的研究,指出了亚里士多德的另一个错误,空中的物体并不是中重落轻升,而是下落一样快,并提出了速度和加速度的概念,指出所有落体运动的加速度相同,之所以重落轻升是因为空气的作用。

三、笛卡尔

1。观点:除非物体受到力的作用,物体将永远保持其静止或运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只保持在直线上运动。

2。依据:伽利略理想斜面实验。

伽利略是意大利人,笛卡尔是法国人,伽利略是实验物理学家,笛卡尔是集大成的哲学家。笛卡尔了解了同时代伽利略所做的工作,他用哲学家的敏锐眼光看到了伽利略工作的伟大意义,并对伽利略的结论进行的哲学式的推广:自然界一切物体都具有相同的本性——惯性,自然界一切物体基于惯性的“自然运动”都是匀速直线运动。笛卡尔把这一原则称为自然哲学的第一定律,他认为第一定律是物理学的基础。

在“惯性”概念上,笛卡尔是在伽利略基础上的一个重大突破,是抛弃了“圆惯性”概念,认为惯性运动只能是匀速直线运动(包括速度始终保持为零的静止状态0)。

可以说,伽利略打开了新物理学的大门,而笛卡尔开创的物理学的理论基础。在此基础上也指出,笛卡尔也没有建立力的概念,笛卡尔为物理学建立了一个描述物体运动多少的守恒量——动量。

四、牛顿

1。观点:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。

2。依据:伽利略、笛卡尔等前人的理论基础。

牛顿站在巨人的肩膀上,用欧氏几何的理论建构精神,建立起了运动定律体系——牛顿第一定律,从而巩固了笛卡尔关于自然界一切物体本性和自然运动的认知,并进一步创造了科学力的概念:使物体违逆自然运动本性做变速运动的原因叫做力。即力是产生加速度的原因。牛顿最大的贡献,就是建立了科学的力的概念,并以第二定律的形式,定量地给出了力的大小定义——力的大小等于物体动量对时间的变化率。但这两个定律并没有揭示力的来源于本质,为此,牛顿进一步建立了力的本性中的最通用原则——力是物体间的相互作用,即牛顿第三定律。

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(责任编辑:石艳波)

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