当物体受到了平衡力时,静止的物体仍旧静止,运动的物体做匀速直线运动,也就是运动状态不变;当物体受到非平衡力时,物体要么由静到动,要么由动到静,要么由快变慢,要么由快变快,要么运动方向发生改变,即运动状态发生改变。最早给出答案的是亚里士多德。他认为,没有推力就没有运动。简单地说,要让物体运动,必须有一个力一直推动着它。当你第一次听到这种说法,也一定会连连点头。亚里士多德说的和我们看到了完全一致。茶杯放在桌子,你不去拿它一定不会自己跑到地上。如果它掉在地上摔碎了,一定是有人碰到了它,给了它一个力。这个解释很合理,但是还是有一个BUG。老师上课掷出的粉笔,离手后手对它就没有了推力,按照亚里士多德的说法,粉笔应该立即停止前进,但是为什么它不听话地还在往前飞呢?这个问题亚里士多德早已成竹在胸。他说,是空气代替了手。粉笔离开手时,手已经把这个推力传给了空气,空气继续推着粉笔往前走,直到这个力慢慢消失为止。可惜这还不是事实!虽然在此后两千多年的时光长河也有人提出过不同的看法,但是他们和亚里士多德一样都是猜测和推理,没有进行实验验证,所以这些不同的观点如几朵小小的浪花般的涌起又湮灭。最早将推理与实验双剑合壁的人是伽利略。他设计了一个理想斜面实验:①做两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面;③减小第二个斜面的倾角,小球在该斜面上仍然要达到原来的高度。④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平,小球将沿水平面以恒定速度持续运动下去。上面的步骤中,①属于可靠事实,其余的则是依据实验得出的推论。最终,伽利略得出了一个结论:运动物体如果不受其它物体的作用,将会做匀速直线运动。但是,伽利略还没有完全揭开力与运动的神秘面纱,因为还有静止的物体,它在默默地等待牛顿的出现。一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。(1)“一切物体”是指所有的物体,包括静止的物体和运动的物体,即该定律对所有物体都是普遍适用的,没有例外。(2) “不受外力作用”是牛顿第一定律成立的条件,它包含了两种情况:一是物体确实不受任何力的作用,这是一种理想化的情况;二是物体受平衡力作用,这时物体所受的合力为零,相当于不受力。(3)“或”的含义是指物体要么静止,要么做匀速直线运动,两种状态必居其一,且不能同时存在。物体是哪种状态,取决于原来是静止还是运动。最后,还要知道牛顿第一定律与其他的运动规律不同,是在大量经验和实验的基础上,通过进一步的推理概括出来的,不可能用实验来直接验证。这是因为我们周围的物体,不可避免地都要受到力的作用。我们还可以把牛顿第一定律说得更简洁一些:动者恒动,静者恒静。现在,或许你对力与运动的关系有了基本的了解。为了帮助你认识的更直观一些,我画了一个图示作为小结。根据这个关系图可以在已知物体受力情况或运动状态中的一个时,推理出另一个。如果仔细品,还会发现牛顿第一定律告诉我们一个秘密:一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动的性质,即保持原来的运动状态不变的性质,我们把物体的这种性质叫做惯性。就像爱睡懒觉的人根本不会想要闻鸡起舞,一个放在桌面上的茶杯不愿意动,除非它受到了一个足够使它运动起来的外力。但是这并不是说惯性与惯性定律是一回事,就像交通并不等同于交通事故,惯性与惯性定律也不能划等号。惯性是所有物体与生俱来的属性,而惯性定律则是一个运动规律。一切物体在任何时候都有惯性,不管它是运动的还是静止的,加速的还是减速的,做直线运动的还是曲线运动的。但是惯性定律的成立却是有“不受力(或所受的力是平衡力)”这一前提条件。惯性早已融入生活的方方面面。就算你没有学过物理,你也一定利用过惯性:衣服上沾了土,用力拍打几下,土就掉下来了;泼水时,向前抡盆,水就飞出了盆;骑自行车累了,不再蹬车,车仍能继续前行。当然,你也在不知不觉中承受过惯性带来的伤害:走路时脚被石头绊了一下而跌倒在地;站在汽车上,汽车突然启动,你差点仰面摔倒;坐在汽车后座没有系安全带,紧急刹车时,上身不由自主地向前扑去。
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