牛顿第一定律能直接验证吗

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翻新时间：2023-04-03

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牛顿第一定律能直接验证吗

物理是一门以实验为基础的学科，对物理知识的理解和掌握离不开实验，所有的物理概念、规律、定律等都是在实验的基础上建立起来的.当我们想对生活中的一些现象追溯理论的依据时，就需要用实验来验证.但最为著名的力学基本定律――牛顿第一定律却是一个不能用实验直接来验证的定律.这是为什么呢？我们先来看看牛顿第一定律的获得过程吧！

如图1，在斜面的一端释放一颗钢球，我们发现钢球从左边滚下后，会沿右边的斜面滚上，钢珠将上升到与左边释放高度差不多相同的点.如果不考虑摩擦，钢球会上升到与原来高度相同的点.不改变小球的位置，只将右边斜面的倾斜角减小.钢球还是会上升到原来的高度，但这时通过的路程会比原来长一些.如果把右边的斜面变成水平面.钢球为达到原来的高度，就会一直运动下去.

这就是伽利略的斜面实验，他针对当时“物体的运动需要力来维持”这个统治物理学的力学观点.提出了自己不同的看法，他认为小球之所以一直能够运动，不是因为受到了力，恰恰是因为没有受到力.也就是：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因.

牛顿在伽利略的基础上总结、归纳、推理.进一步丰富完善了伽利略的结论：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.这就是举世闻名的牛顿第一定律.也叫惯性定律.

实际在实验过程中，摩擦是不可能不存在的.没有摩擦只是一种理想化的情况.而且我们周围的物体，总要受到这个或那个力的作用，不受力的物体是根本不存在的.这说明牛顿第一定律是不可能用实验来直接验证的.

人类在探索自然规律的过程中.用到很多的科学研究方法，如等效替代法、类比法、控制变量法、推理法、理想模型法等.牛顿第一定律的得出就应用了推理法，这一定律是在实验的基础上，通过进一步的推理概括出来的.

前面我们学过的“真空不能传声”的结论也是用推理法得出的.如图2，从玻璃罩中抽出空气时.不可能将空气完全抽尽.因此玻璃罩中不可能出现完全真空的情况.我们是根据玻璃罩内空气越少，闹铃声音越小，推理出“真空不能传声”这一结论的.

虽然牛顿第一定律不能用实验来直接验证.但是从定律得出的一切推论，都经受住了实践的检验很多生活中常见的现象都是可以用牛顿第一定律来解释的.2013年10月在“神舟”十号的机舱内，王亚平太空授课开始前，聂海胜先做了一个“太空打坐”的动作（如图3）.由于物体在太空中处于失重的状态.因此聂海胜可以在空中保持静止不动的状态，而这在地球上根本是不可能实现的.

如今牛顿第一定律已成为大家公认的力学基本定律之一，为确立正确的“力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因’’这一概念奠定了基础.

学即用，练一练：

1.下列关于牛顿第一定律建立的说法，正确的是（）.

A.它是通过理论推导出来的

B.它是通过实验直接得出的

C.它是可以通过实验来进行验证的

D.它是以实验事实为基础。通过推理、归纳总结出来的

2.分别让小车从斜面的同一高度滑下，滑到铺有粗糙程度不同的毛巾、棉布和玻璃的水平面上，小车在不同的平面上运动的距离如图4所示.实验结论可以反驳下列说法中的哪一条？（）

A.摩擦力越小.小车的速度减缓就越慢

B.若平面非常光滑.小车将永远运动下去

C.小车受到力的作用就运动。不受力的作用就不运动

D.运动的物体不受力作用时，将保持匀速直线运动状态