牛頓三大定律之牛頓第一定律：慣性定律
牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律，簡(jiǎn)稱牛頓第一定律。又稱慣性定律、惰性定律。常見的完整表述：任何物體都要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。
牛頓第一定律給出了慣性系的概念，第二、第三定律以及由牛頓運(yùn)動(dòng)定律建立起來(lái)的質(zhì)點(diǎn)力學(xué)體系只對(duì)慣性系成立。因此，牛頓第一定律是不可缺少的，是完全獨(dú)立的一條重要的力學(xué)定律。
牛頓在《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中的原始表述是：任何物體都要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。
該表述在人教版、粵教版高中物理教材中被引用。
用數(shù)學(xué)公式表示為：
，其中為合力，v為速度，t為時(shí)間。魯教版高中物理教材中的表述是：牛頓第一定律表明，當(dāng)合外力為零時(shí)，原來(lái)靜止的物體將繼續(xù)保持靜止?fàn)顟B(tài)，原來(lái)運(yùn)動(dòng)的物體則將繼續(xù)以原來(lái)的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。合外力為零包括兩種情況：一種是物體受到的所有外力相互抵消，合外力為零;另一種是物體不受外力的作用。
有的專家學(xué)者認(rèn)為這種表述方式并不嚴(yán)謹(jǐn)，所以通常采用原始表述。
牛頓第一定律只適用于慣性參考系。在質(zhì)點(diǎn)不受外力作用時(shí)，能夠判斷出質(zhì)點(diǎn)靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系一定是慣性參考系，因此只有在慣性參考系中牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律才適用。
牛頓第一定律在非慣性參考系(即有加速度的系統(tǒng))中不適用，因?yàn)椴皇芡饬Φ奈矬w，在該參考系中也可能具有加速度，這與牛頓第一定律相悖。[8-9]
當(dāng)牛頓第一定律不成立時(shí)，即非慣性系中，要用非慣性系中的力學(xué)方程
求解力學(xué)問題。式中為在慣性系中測(cè)得的物體受的合力，為在非慣性系中測(cè)得的慣性力,為非慣性系統(tǒng)的加速度。
牛頓第一定律的獨(dú)立性：
牛頓第一定律是完全獨(dú)立的基本定律，它的獨(dú)立性表現(xiàn)在：
確定了慣性參考系并引出了邏輯循環(huán)論證，這是公理體系的表現(xiàn)，任何學(xué)科的第一命題都要具有此特性。
指出了任何物體都具有慣性，建立的慣性概念。
它的否命題揭示出力的概念，力是物體對(duì)物體的作用，力使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。
是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，首先，牛頓第一定律為第二定律準(zhǔn)備了概念(力、慣性質(zhì)量、慣性系)并定性闡明力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系;其次，第一定律主要說(shuō)明物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。不受外力作用和物體所受外力矢量和為零不是一碼事，因此不能把牛頓第一定律當(dāng)成牛頓第二定律在F=0時(shí)的特殊情況。
綜上所述，牛頓第一定律是完全獨(dú)立的基本定律，用其解決的問題，別任何規(guī)律都無(wú)法解決，第二、第三定律根本不能取代第一定律。
(3)第一次提出了經(jīng)典力學(xué)的幾個(gè)基本概念，為第二、第三定律以及由牛頓運(yùn)動(dòng)定律建立起來(lái)的質(zhì)點(diǎn)力學(xué)體系原理奠定了概念基礎(chǔ)。
牛頓第一定律影響：
1.牛頓第一定律給出了一個(gè)沒有加速度的參考系——慣性系，使人們對(duì)物理問題的研究和物理量的測(cè)量有意義，從而使它成為整個(gè)力學(xué)甚至物理學(xué)的出發(fā)點(diǎn)。 牛頓第二、第三定律以及由牛頓運(yùn)動(dòng)定律建立起來(lái)的質(zhì)點(diǎn)力學(xué)體系，如動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)能定理等，只對(duì)慣性系成立。
2.牛頓第一定律是其他原理的前提和基礎(chǔ)。第一定律中包含的基本概念，奠定了經(jīng)典力學(xué)的概念基礎(chǔ)，從而使它處于理論系統(tǒng)中第一個(gè)原理的前提地位，這表現(xiàn)在：
(1)首次批駁了延續(xù)兩千多年的亞里士多德等人錯(cuò)誤的力的概念，為確立正確的力的概念奠定了基礎(chǔ)。
(2)第一次科學(xué)地給出了力的定性定義(含力的本質(zhì)和力的效果)。
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