一、生活經(jīng)驗的總結(jié)者----亞里士多德
長期以來,在研究物體運動原因的過程中,人們的經(jīng)驗是:要使一個物體運動,必須推塔或者拉它一下,因此,人們直覺第認(rèn)為,物體的運動與推、拉等行為相聯(lián)系,如果不再推、拉,原來運動的物體便會停止下來。根據(jù)這類經(jīng)驗,亞里士多德得出結(jié)論:必須有力作用在物體上,物體才能運動;沒有力的作用,物體就要靜止在一個地方。這個由明顯的線索得出的錯誤判斷,維持了近兩千年,直到三百多年前伽利略的出現(xiàn)。
二、理想實驗的踐行者----伽利略
伽利略注意到,當(dāng)一個小球沿斜面向下運動時,它的速度增大;而當(dāng)小球沿斜面向上運動時,它的速度減小,由此伽利略猜想:當(dāng)小球沿水平面運動時,它的速度應(yīng)該不增不減。那么,實際情況中,為什么小球沿水平面運動時,速度會越來越慢呢?原來是由于小球受到摩擦阻力的作用。并由此推斷,若沒有摩擦阻力,球?qū)⒂肋h運動下去。
伽利略為了說明他的思想,設(shè)計了一個實驗:讓小球沿一個斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始向下運動,小球?qū)ⅰ皼_”上另一個斜面。如果沒有摩擦,小球?qū)⑸仙皆瓉淼母叨。減小第二個斜面的傾角,小球在這個斜面上仍將達到同一高度,但這是他要運動的遠些。繼續(xù)減小第二個斜面的傾角,球達到同一高度時會離得更遠。于是他想到,若將第二個斜面平放,小球會到達多遠的位置呢?結(jié)論顯然是,球?qū)⒂肋h運動下去,卻不再需要什么力去推動。也就是說,力不是維持物體運動的原因。當(dāng)然,我們不能消除一切阻力,也不能把第二個斜面做得無限長,所以,伽利略的實驗是個“理想實驗”。
三、邁向真理的接力者----笛卡爾
與伽利略同時代的法國科學(xué)家笛卡爾也研究了這個問題,他指出:如果運動中的物體沒有受到力的作用,它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動,既不會停止下來,也不會偏離原來的方向。
四、物理基石的奠定者----牛頓
在伽利略和笛卡爾工作的基礎(chǔ)上,在經(jīng)歷了一代人以后,牛頓提出了動力學(xué)的一條基本定律:一切物體總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。這就是牛頓第一定律。
牛頓第一定律表明,物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),我們把這個性質(zhì)叫做慣性,因此,牛頓第一定律也叫慣性定律。由于這個定律給出了慣性的概念,所以人們說,它是物理學(xué)的基礎(chǔ),是奠定牛頓物理學(xué)的基石。
最后需要說明的是,因為不可能把自然界的任何物體完全孤立起來,也就是說,不受力作用的物體是不存在的,所以,牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實進行分析的產(chǎn)物,不可能用實驗直接驗證。
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