牛顿力学三定律范文第1篇

[关键词] 大学物理 牛顿运动定律 万有引力定律

1.引言

众所周知，大学物理学是大学理工科专业必修的基础理论课程，牛顿运动定律和万有引力定律又是经典力学的基础与核心内容。学生在中学学习阶段已经学过这些重要知识，在大学物理教学过程中，不但要体现和中学物理的内在联系，而且具有大学物理教学的风格和特点，培养学生的科学素质、创新意识以及科学信息素养，注重交叉学科的相互结合，以激发学生的求知欲望，培养和锻炼学生分析问题和解决问题的能力，以满足高校创新应用型人才的培养需要，使学生能适应时代和社会的发展需要呢？笔者根据自己多年来对大学物理的教学与实践研究经验，针对高校所使用的大学物理教材，对牛顿运动三定律和万有引力定律深入分析、充分理解，并提出相应教学处理办法。

2.牛顿运动定律和万有引力定律的教材分析

牛顿综合开普勒的天体力学和伽利略的地上力学的成就，提出物体运动三定律和万有引力定律，这标志着经典力学向纵深发展并趋向成熟，同时也是人类对自然界的第一次综合认识。然而，“由牛顿定律代表的经典力学是一个复杂的，并在许多方面是精微的事物。这定律的准确内容，在牛顿提出他的第一种说法之后近三个世纪，仍然是一个在辩论中的问题” [1]。

2.1牛顿运动定律的分析

在物理学史中，人们曾对牛顿运动三定律在哲学上和逻辑上的矛盾展开过热烈的讨论。爱因斯坦说：“惯性原理的弱点在于它含有这样的一种循环论证：如果有一物体离开别的物体都足够远，那么它运动起来就没有加速度度；而只是由于它运动起来没有加速度这一事实，我们才知道它离开别的物体是足够远的[2]”。即第一定律含有循环论证：怎样判别物体是否受到外力，所使用的参考系是否为惯性系这两件事情，要同时依靠物体是否在做惯性运动（匀速直线运动）来决定。

第二定律中涉及到重要的物理量“质量”，牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》中，把质量看成“物质的量”，指出“物质的量是用它的密度和体积一起来量度的。”但是牛顿又把物质的量（单位为摩尔）也称为“物体”或“质量”，他提出的“质量”概念是一个朴素含糊的概念，仍然需要加以提炼改造才能形成为精确的科学定义。

第三定律认为作用力和反作用力完全对称，它们沿着同一条直线，同时出现、同时消失、同时发生变化，而且是属于同一性质的力。可见，第三定律的局限性表现在“同时性、同存性、同线性、同质性”，在经典力学范畴内，第三定律对动力学和静力学都适合，但在场的动量不能忽略（例如电磁相互作用）的情况下不能应用第三定律。

事实上，第一定律和第二定律研究单个物体及其运动状态是否发生变化，它只和作用在该物体上的合外力有关，没有讨论这个合外力的性质和来源，不知道各个分力的种类和性质。若合外力为零，则不可能有单个力作用在物体上。第一定律可以从第二定律中推导出来，为什么牛顿还要单独提出第一定律呢？答案是第一定律除了描述不受外力作用的自由运动之外，还确定了惯性参考系。它是动力学的出发点，如果不首先确定惯性系，就无法正确地表述其他定律，对于牛顿运动定律不适用的非惯性系，可引入惯性力的概念来解决问题。

第三定律研究两个物体间的作用力和反作用力，但不能计算出这些力的大小、也不能知道它们的起源。由此得出的一个重要推论：力总是成对出现的。没有其他的已知条件，单凭第三定律也计算不出某个力，但它可从单个质点转移到质点系统的研究。

2.2 万有引力定律的分析

开普勒在前人研究的基础上，通过理论运算，解决了行星绕太阳在椭圆轨道上运行的规律，即开普勒第一定律，但不能揭示行星按此规律运动的真正原因。英国物理学家牛顿(公元1642～1727)对该问题进行了艰苦的探索，最后取得了重大突破。

牛顿发现万有引力的过程是一个循序渐进的过程。首先，牛顿论证了行星的运行必然受到一种指向太阳的引力；其次，牛顿进一步论证了行星沿椭圆轨道运行时受到太阳的引力，与它们的距离的二次方成反比；再次，牛顿从物体间力的作用的相互性出发，大胆假设并实验验证了行星受太阳的引力也跟太阳的质量成正比，从而得出结论：太阳对行星的行力跟两者质量之积成正比；最后，牛顿做了著名的“月一地”检验，并将引力合理推广到宇宙中任何两个物体，使万有引力规律赋予普遍性。他通过对月球运动的验证，得出万有引力定律，即天体间的相互作用力大小与他们的质量成正比，与天体中心距离的平方成反正。理论在开始阶段只能以假设的形式存在，在其后的一百多年间，由于不断被实践所证实，最后才真正成为一种理论。

后来，不断有物理事实验证了牛顿万有引力的正确性，其中，最重要的几个事实。其一，月-地检验。根据牛顿第二定律，物体在月球轨道上运动时的加速度就是它在地面附近下落时的加速度的1/602，当时已测量得重力加速度、月球与地球的距离和月球公转的周期，推算得到月球运动的中心加速度。其二，海王星的发现。英国剑桥大学的学生亚当斯和法国的天文学家勒维耶根据天王星的观测数据，用万有引力定律计算得到这颗未知行星的轨道。1846年9月23日，德国的伽勒在勒维耶预言的位置附近发现了这颗行星，即后来命名的海王星[3]。其三，哈雷彗星回归的正确预言。1705年英国天文学家哈雷根据万有引力定律计算了一颗著名彗星的轨道，正确预言了这颗在1531年、1607年和1682年被看到的彗星能在1758年回归。在1758 年的圣诞节，也即哈雷死后16 年，乔治・帕里什观测到了这颗彗星，的确和哈雷的预言相差无几．哈雷以万有引力定律为基础推算出这颗彗星的轨道是椭圆，所以这颗彗星就以“哈雷”命名．此后哈雷彗星在1834 年、1910 年和1986 年共出现了3 次，这就有力地验证了万有引力定律的正确性[4]。近代物理学认为，任何物理都在周围空间存在引力场，物体之间的引力是通过引力场来传递的[5]。

2.3牛顿运动定律和万有引力定律的区别和联系

牛顿在前人研究的基础上，从1665年开始研究万有引力问题，产生初步的思想，应用开普勒行星运动三定律和他总结的物体运动三定律，在1687年出版的《自然哲学的数学原理》是提出了完整的万有引力定律。若应用近似方法，把行星的椭圆运动看成圆周运动，以普通物理和初等数学为工具，从开普勒三定律和牛顿三定律求得万有引力表达式。若根据理论力学，应用高等数学和解析几何知识，也可以精确地推导出万有引力定律。

牛顿运动定律和万有引力定律之间有显著的区别，也许牛顿本人也意识到这一点，所以，他没有把万有引力定律称为物体运动第四定律。运动三定律是物理学的基石，本身具有公理的性质，牛顿在《原理》一书中也倾向于视其为公理。第一定律阐述物体不受外力作用下会做匀速直线运动，这是无法由实验来验证的。人们接受它是因为由它推导出来的结论不会和有限的实验事实相矛盾，定律本身也限定了它的使用范围是惯性参考系。

相反，万有引力定律给出计算宇宙中的一个基本力的理论和数学公式，本身不是公理。牛顿没有解释产生引力现象的真正原因，没有合理说明为什么万有引力存在，他只用形而上学的解释一笔带过，而它的发现对天文学的发展有巨大的推动作用。牛顿用它正确地解释了潮汐现象，人们用它认识了新的太阳系成员，如1846年发现了海王星。同时以它和开普勒定律为基础，研究开体运动的规律，确定行星的质量和轨道，计算了行星、慧星、卫星的位置，在星际航行方面趣了重要的作用[6]。当然它也存在局限性，如它和电磁力无关，无法解释谱线的引力红移现象、光线在太阳引力场中的偏移以及水星近日点的运动等问题。

3.牛顿定律和万有引力定律的教学处理

针对非物理专业的大学物理的教学情况，本文提出在教学中应该慎重对待牛顿定律和万有引力定律，应从以下两方面进行教学处理。

3.1淡化定量计算，深化定性思考

中学物理注重计算，采用选配物理公式为主的解题策略，学生的物理定性推理能力低于数学推理能力，高强度的数学训练形成消极的思维定势。牛顿定律和万有引力定律与中学重复的部分让学生自学，引导学生把主要精力放在理论的建立过程上：观察现象、提出问题、猜测结果、设计实验、测量数据、得出数学表达式。它涉及到定义新物理量、定律成立的条件和适合范围、阐明定律的理论地位、近代物理学发展的历程，只有全面考察才能理解它们的内涵与外延。

教学中注重体现牛顿的创新性，比如，伽利略研究斜面运动，认识到在忽略摩擦力的情况下地面上的物体一旦运动起来将保持匀速直线运动的状态。但是对于天体运动，他认为行星沿圆形轨道绕太阳转动是不需要外力的“自然运动”，表明伽利略还没有完全摆脱古希腊亚里士多德的影响，不能把物体保持惯性的属性看成普遍的自然规律。牛顿比伽利略前进一步，他认识到这一性质的普遍意义。笛卡尔和惠更斯在研究物体的碰撞运动时作为前提利用了运动第三定律的思想，但只有牛顿把它表述为一个普遍定律，体现出牛顿的创新思维。

3.2发掘教材疑点，树立科学理性

大学物理有明确的专业性，内容有一定的学术性，教学形式多样，教学环境有一定的开放性，学习有相对的独立性。通过牛顿运动定律的分析，树立学生的批判意识和科学理性精神，鼓励他们善于质疑，这是推动学生追求知识的内在动力。大学生对讨论课的兴趣大于传统的讲授课、复习与实验课，要启发学生用批判的眼光来发掘教材、分析教材中的不足，通过讨论来提高钻研教材的积极性。

物理教学现代化是当前教学改革的新动向，为扩大学生的知识面，为后续学习打下坚实的基础，可适当介绍现代物理学中的质量和力，加深对第二定律的理解。在牛顿力学中，力和质量的概念通过质点运动状态的变化来建立，物体间的相互作用以力来描写，赫兹称为“力的表象”；另一种以能量和动量来描写物体间的相互作用的方式，赫兹称为“能量表象”。在牛顿力学范围内，力的表象和能量表象原则上是等价的，但从现代物理的发展高度来看，这两种表象并不等价。因为，能量表象可以描写实物的运动，还可以描写场的运动变化形式。牛顿运动定律建立在即时超距作用的机制上，而任何相互作用的传播速度都不可以大于光速C。对于粒子产生的湮灭的现象，是无法用力的表象来表达的。

参考文献：

[1]A.P.弗仑奇著.牛顿力学[M] (中译本),北京:人民教育出版社,1978:182.

[2]爱因斯坦.爱因斯坦文集[M](第一卷).许良英,范岱年编译.北京:商务印书馆,1976:170.

[3][6] 漆安慎,杜婵英.力学[M](第二版).北京:高等教育出版社,2005.6:187-190.

[4]孙义燧. 从Kepler到Newton[J].温州:温州大学学报,2008.2:34.

[5]陈信义.大学物理教程[M](第2版).北京:清华大学出版社,2008.9:14.

基金项目：

河池学院2011年院级青年科研课题立项B类课题（项目编号：2011B-N001）。

牛顿力学三定律范文第2篇

重大的科学成就与重要的科学方法的应用是分不开的.纵观牛顿力学体系的建立过程我们不难发现牛顿所运用的科学方法.

一、公理化方法

在写作《原理》时，牛顿一开始就应用公理化方法.按照定义（或译为说明）公理（或译为运动定律或基本定理）定理（或译为推论或系）的程序展开或构造力学理论.牛顿力学三定律在牛顿力学体系中，起着“公理”的作用.用现代数学语言说，即具有相容性、独立性、完备性.

相容性，即无矛盾性.作为理论体系的前提的公理（或原理、定律），应当是不相互矛盾，是相容的.不允许从所提出的某一公理出发，用逻辑推理方法得到与另一条公理相矛盾的事实.牛顿力学三定律，彼此是相容的.

独立性，即简单性，各公理彼此不是相关的.作为理论体系的前提的公理（或原理、定律）不应当有多余的，不允许出现从一条公理推出另一条公理的情况.公理应当减少到不能再减少的程度.

完备性，即统一性.从公理体系出发，能对该公理体系的各种关系给出论证，而不遗漏重要的原理.用数学语言说，就是在理论体系的所有模型之间，都能建立一一对应的关系，是同构的.

牛顿力学之所以伟大，是因为他把地上力学与天上力学统一起来，发现了第一种普遍的相互作用——引力相互作用.直接导致这些伟大成就的问题是：为什么行星按照开普勒三定律那样运动呢？

二、分析—综合方法

从整体到部分的方法是分析法；从部分到整体的方法是综合法.整体与部分不可分割，分析与综合也同样不能割裂.伽利略的自由落体定律,开普勒的行星运动三定律都是反映“整体”的规律，在数学上可称为“积分定律”；而牛顿力学第二定律，表明了力与动量的变化率之间的关系.动量的变化率要计算当时时间趋于无限小时的动量变化，是反映“部分”的规律，是“微分定律”.牛顿和莱布尼兹各自独立地找到了微分与积分之间的关系式——牛顿—莱布尼兹公式.这样便把微分（从整体到部分，是分析法）同积分（从部分到整体，是综合法）联系了起来，沟通了部分与整体之间的联系，把分析法与综合法结合成为不可分割的分析—综合法.

分析—综合法的应用，同牛顿关于科学方法论的原理，如因果性原理、统一性原理有密切关系.因为自然界存在因果性，所以可以进行分析；因为自然界存在统一性，所以可以进行综合.

三、归纳—演绎方法

从个别到一般的方法是归纳法；从一般到个别的方法是演绎法.在《原理》一书中，每当叙述做的力学实验时，牛顿总是自觉地应用归纳法.他写道：“在实验物理学上，一切定理均由现象推得，用归纳法推广之.”实验总是具体的、个别的.只有能重复的、大量的实验，才可能从中归纳出一些可能的规律.这些规律是否正确可靠，还必须通过演绎去解决具体问题，从解决问题中，通过反馈，可以或证明、或否定、或修改归纳的结果.牛顿在实验时，强调归纳法；在应用力学定律解决问题时，大量地、巧妙地应用了数学演绎的方法.归纳法与演绎法，同分析和综合一样，同样是不可割裂的.从框图可知归纳与演绎各有所侧重，又不可分割.

四、实验—抽象方法

实验的方法是科学研究的基本方法.任何实验总是一定科学理论指导下的实验，而大量的实验总可以经过科学的抽象、科学的假设上升为科学理论.无论在实验物理或者是理论物理中，科学的假说是一种重要的思维方法.牛顿力学的方法中，重视实验方法，同时也重视抽象方法.牛顿第一定律就是科学抽象的结果——这是任何实验无法直接验证的.万有引力定律既为观测实验奠定基础，同时也是科学抽象的产物.牛顿预见到研究各种相互作用力的重要性，他写道：“好多理由使我发生一种推想，以为此项现象均与某项力有关.由此项力，物体分子以某种尚未知的原因，互相倾向而成为正则的物体，或亦可相离而飞散.”

五、数学—物理方法

牛顿力学三定律范文第3篇

一、从全局观点分析力学部分

从全局观点分析力学部分，揭示物理学的基本规律，有目的地提高学生的思维品质，增强学生的物理思维能力，应从以下三个方面分析。

1.力学的基本知识结构

牛顿运动定律是经典力学的基础，动能定理和动量定理及其守恒定律是经典力学的栋梁。现行的体系是先讲静力学，后讲运动学，最后讲动力学。把牛顿三定律按三、一、二的顺序安排，第三定律放在静力学中讲授。这种安排符合由易到难、循序渐进的原则，即学习静力学时，有牛顿第三定律作准备知识；学习牛顿第二定律时，有力的合成与分解先行。静力学的教学，要求学生正确理解力的概念。物体受力分析是力学中的关键，几乎所有的力学问题都要涉及物体的受力分析，所以静力学教学是最重要的基础。

2.物理思维方式

思维是人脑对客观事物进行加工的过程，是人脑的功能，通过表象、概念判断和推理及其他过程来反映客观现象的能动过程．物理思维就是运用思维的一般规律于物理学习、研究中所体现的具体的一种思维方式。掌握物理思维结构，就是要掌握怎样运用思维的基本形式和思维的基本方法，以便能更好地、有目的地培养学生的思维能力。

“力”章中，要重点讲清三种力产生的条件及力的大小和方向，为物体受力分析做好准备。力的三要素，对质点来说不会发生关于力的作用点的问题，而对刚体来说，力的作用效果除了跟力的大小和方向有关，还跟力的作用点的位置有关。与其说力的作用点是一个要素，还不如说力的作用线是一个要素。物体的平衡用“平衡”和“固定转动轴的物体”等理想模型方法；“力的分解和合成”用分析、综合、等效的方法。

“牛顿运动定律”用经验归纳方法论。虽然第一定律不能用实验直接证明，但由第一定律推导出的一切结论都与实验结果相符合，这就间接地证明了牛顿第一定律的正确性。例如用气垫导轨实验，运动物体――滑块在水平方向可以近似地认为不受力，因而它近似地做水平匀速直线运动。随着科学技术的日益发展，牛顿第一定律有可能得到更加严密的证明。牛顿第二定律是通过实验归纳得出的。在“功和能”、“机械能守恒定律”、“动量、动量守恒”这几章中，主要是用推理的方法。如教材中机械能守恒定律是借助于运动学和动力学的知识推导出来的。但应当明确一点，这是一条实验规律，是实践经验的总结，是客观规律的反映。这些规律能够相互推导，这说明它们之间存在着内在联系。动量定理出自牛顿第二定律，又异于牛顿第二定律。牛顿第二定律是一个瞬时的关系，而动量定理则说明状态过程，它可以按过程始末状态处理物体的动量变化，而不必涉及过程的细节。如果只考虑两个物体的孤立体系，把牛顿第三定律与牛顿第二定律结合起来，就得到作用前后的总动量不变的结论。我们可以用实验进行检验，牛顿也正是用这个方法验证牛顿第三定律的。

“振动与波”一章研究的主要方法是从一般到特殊的推理过程，运用了动力学和运动学的基本规律，导出满足机械能和机械振动规律的新结论。

3.物理学规律最精确的语言表达

在教学过程中，只有将教材的教学方法、结构搞清楚，才能达到运用数学方法解决物理问题的目的。在“力”这一章中，重点解决什么是矢量和矢量的运算方法问题。对物理矢量必须透彻理解，掌握其数学运算法则――矢量的平行四边形法则。引导学生对“代数和”与“矢量和”进行对比，体会矢量的质的差别，从而自觉地运用矢量运算法则。在“物体的运动”这一章中，先提出质点这个理想化模型，并研究质点动力学中的几个基本概念、位移、速度、加速度等。从数学角度分析这些量之间的函数关系，再进行运动的合成与分解的矢量运算。

“机械能”和“动量”这两章是在运动学和动力学的基础上讨论力的空间和时间积累效应，从而引出功和能、冲量和动量等概念。功和能将矢量运算变成了代数运算。教材从力对物体做功引出动能和动量定理，研究了重力、弹力做功的特点，引出势能的概念，得出结论：在只有重力、弹力做功时，机械能守恒。在应用动量守恒定律时，应选用惯性系，物体的动量mv、速度v的大小和方向也与参照系的选取有关。应特别注意计算同一系统中各部分的动量不能用不同的参照系。

二、既要发展学生的智力，又要培养学生的能力

物理教学既要发展学生的智力，又要培养学生的能力，而后者较前者更为重要。从物理学本身来看，它研究的各种现象和规律是互相联系的，既要运用最科学的方法传授给学生，又要使他们具有独立获取知识和驾驭知识的能力。

1.系统化结构化的教学

在中学物理教学中，两条主线贯穿力学――动能定理和动量定理、机械能转换和守恒定律及动量守恒定律。这两个定理、两个定律来源于牛顿运动定律，与牛顿三定律一起构成质点动力学的基本规律，是力学部分的重点知识。围绕这两条主线，要深入分析牛顿运动定律，为这两个定理打好基础。动量定理、动能定理是在牛顿定律基础上派生出来的定理或推论，它们提供的表达式与牛顿运动定律等价，可代替牛顿二定律的矢量表达式中的某分量式，而不是什么新的表达式。但是动量守恒定律是自然界普遍的规律之一，能量守恒和转换定律也是反映自然现象的重要的规律之一，它们的作用远远超出了机械运动的范围。

2.培养学生的独立实验能力和自学能力

牛顿力学三定律范文第4篇

一、关于牛顿第一定律

定律内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。理解时应注意：

(1)牛顿第一定律是建立在伽利略可靠的实验事实基础之上，尤其注意伽利略理想实验这一科学推理的思维方法，正确认识力不是维持物体运动的原因。(2)牛顿第一定律的前面内容所描述的是一种理想化的状态。即物体不受外力(或受合外力为零)作用的状态。无法用实验验证，其主要原因是外界因素无法彻底排除掉。牛顿第一定律后一句叙述则告知我们利是改变物体运动状态的原因。(3)牛顿第一定律指出了任何物体在任何情况下都具有一种固有的属性――惯性，它与物体的运动状态、所处位置等一切外界因素无关，不能克服和避免。(4)牛顿第一定律指明了“力是物体产生加速度的原因”。从而使力的概念更加完善和充实。同时要注意外力的作用只能改变物体的运动状态，而不能改变物体的属性。(5)牛顿第一定律是确定建立惯性参考系的基础。(6)从形式上看，牛顿第二定律在合外力为零的情况下归结为第一定律。

但从根本上说这是很大的误解，没有第一定律就没有“惯性参考系”、“力”这些概念，第二定律也无从谈起。第一定律是第二定律的基础，并不是第二定律的特例。

二、关于牛顿第二定律

定律内容：物体的加速度跟物体所受的外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向和外力的方向相同，表达方式为F∝ma或a∝F／m。理解时应注意：

(1)首先认识什么叫运动状态的改变，从根本上说，运动状态的改变就是速度的改变，当然包括速度大小改变或速度方向的改变，以至速度的大小和方向同时变化。进一步认识力是物体运动状态改变的原因。(2)认识力和加速度的因果关系。力是外因，加速度是力作用在物体上所产生的效果，有力才有加速度；力发生变化，加速度也发生变化；力消失，加速度亦消失；加速度与力具有瞬时性。(3)明确各物理量单位之间的关系。从实验中得到F∝1／m；则得到F=kma，当采用国际单位制，并规定使质量为1千克的物体产生1米／秒的加速度的合力为1牛顿k=1，F=ma。(4)力和加速度具有同向、瞬时，正比关系。(5)由F=ma可知，当F不变时，a∝c 1／m说明，质量越大的物体运动状态不易改变，所以质量是物体惯性大小的量度。(6)F=ma中的F指的是物体受到一切外力的合力。(7)从F=ma推导出的m=F／a，并不是说物体的质量与立成正比、与加速度成反比，对同一物体来说，比值是不变的，她反映了物体的一种属性(物体所含质量的多少)F／a仅仅是量度质量大小的方法。(8)ma并不代表力。它反映的是质量为m的物体在力的作用下运动状态的变化情况。

三、关于牛顿第三定律

定律内容：两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上。

理解时应注意：

(1)作用力和反作用力总是成对出现同时产生。同时消失。(2)作用力和反作用力是可以任意选择，没有主次之分。(3)作用力和反作用力是同一性质的力。即弹力的反作用力一定是弹力，摩擦力的反作用力一定是摩擦力，万有引力的反作用力一定是万有引力。(4)作用力和反作用力大小相等、方向相反，分别作用在两个物体上，产生不同的作用效果，永远不会抵消，不能求合。(5)物体的相互作用可以通过“场”相互作用或两个物体直接接触发生作用。

牛顿力学三定律范文第5篇

关键词：物理，惯性，惯性定律

一、正确区分惯性和惯性定律

混淆惯性和惯性定律的主要原因是没能抓住惯性定律中“一切物体在没有受到外力作用样运动，都具有惯性”。也就是说，惯性是物体的一种固有性质，它不随外界条件的改变而改变，与受不受外力无关。惯性是物体在任何情况下都要表现出来的。而惯性定律则是研究物体在不受外力作用下如何运动的一个规律性问题，它是一个运动定律。经这样对比就很容易知道惯性是物体的一种性质，它不受如何条件的制约，是无条件的。而惯性定律则揭示了力和运动的关系，是自然界的一个普通定律，它和一定条件相联系，并受一定条件制约。惯性定律完全是物体由于惯性的主导而体现出的一种规律。

二、惯性定律的表述方式

牛顿第一定律是动力学定律的基础，但它本身并不表征物体的某种动力学性质，它是关于人类体验认识自然之美、自然之和谐的陈述。据于上面的论述，对牛顿第一定律的陈述方式作以下的要求是并不过分的：反映时间的均匀性、空间的对称性及自然之美对人的呈现。可是，现行的许多教科书中对牛顿第一定律的陈述是很不一致的。当然，这种不一致性用老眼光来看是无伤大雅的，但以今天的眼光砜矗这种差异性就成为值得商榷的了。

三、惯性定律与牛顿第二定律的关系

当物体所受的合外力为零时，从牛顿第二定律可知物体处于静止状态或做匀速直线运动。可是，仅依据这一点却不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律的一个特例。因为这两个定律的论述对象其实是不一样的。牛顿第二定律的研究对象是一个物体，而牛顿第一定律论述的是整个存在的性质。惯性――这个任何物体均具有的性质其实不是我们的个别研究对象所具有的性质，因为这个“任何物体”，包括了天地间的万物，而万物的总称即是宇宙。也即任何个别的物体都不可能无条件地具有惯性：惯性是存在的特性，是存在着的时空的特性，是宇宙的特性。

其次，牛顿第二定律是关于个别物体因果性的规律，而牛顿第一定律却与个别物体的因果性无关，它是存在之状态的表述，它的表述是与具体的特定的时间无关的、瞬时性的。正是这种非时间性构成了牛顿力学的本质特征。也正是牛顿第一定律所成立的时间均匀性与空间对称性构成了惯性系的特殊地位，从而使我们可以在牛顿第二定律的意义上来研究物体的动力学关系。因为毫无疑问，物体的运动性质和规律与采用怎样的空间和时间来度量有着密切的关系。由此可见，不仅牛顿第一定律不是牛顿第二定律和特例，恰恰相反，现行的动力学规律正是牛顿第一定律所揭示的存在之性在具体的个体事物上的展现。惯性定律比牛顿第二定律具有更强的基础性。也就是说，正是惯性现象，构成了牛顿动力学所以成立的操作平台。由于物体在不受外力作用下保持其速度不变，因而物体运动速度的变化才跟物体的受力相关。

最后，牛顿把惯性定律放在三个运动定律的首位也是与其对自然的信仰因素有关的。因为在文艺复兴之前的绝大部分思想家继承了亚里士多德关于物体运动内在决定论的观点。但在牛顿看来，基本的物质粒子完全是惰性的，没有任何自发的运动，而电、磁、光这些“非物质”的力量则成为神在自然中的行动的载体。也就是说，惯性定律内隐含着牛顿否定亚里士多德运动观的内在目的论并从而建立新力学的形而上的基础。

四、惯性与物体运动状态变化的难易程度无关

通常认为质量是物体惯性大小的量度是据于这样的理由：质量大的物体在相同的力作用下其运动状态不容易改变。这是由牛顿第二定律所得到的基本结论。而事实上物体运动状态是否变化，物体运动状态的变化是难还是容易是与惯性无关的。惯性所揭示出的物体之性质不在于其使（或抗拒）物体运动状态的改变或代表改变的难易程度的能力，而在于它的保持某种特定状态（静止或匀速直线运动）的本领：因而惯性与物体的质量无关。倘若惯性与物体的质量有关的话，则我们也可以说力与惯性也有关系。因为对于相同质量的物体而言，力越小其运动状态就越难改变。因而，也即力越小物体的惯性越大。

因此，“质量是物体惯性大小的量度”这个论题，在几个角度去看都是错误的。第一，质量不是物体惯性大小的量度。个别研究对象的质量与其所揭示的惯性毫无关联。因为这两者从数量上来看是一对无穷大的关系，从内容上来看是个体与存在的关系，在它们之间，人类的理性不可能找到逻辑上的因果链。第二，“物体（的）惯性”这样的说法缺乏依据，因为惯性不是物体的性质。物体只是作为惯性的表现者而存在的。第三，“惯性（的）大小”这样的说法也缺乏依据，因为惯性没有大小，惯性只是存在的一种表达方式，一种特定状态的显现。第四，既然惯性并无大小，我们也不可去进行量度，事实上，任何一本教科书上也没有指出惯性与质量的函数关系，因为这一函数关系并不存在，它只是人们的一个虚假的逻辑推测，谁也不能证明质量与惯性成正比或不成正比，更不能得出它们之间的比例系数，因为这些关系均是虚假的。因而，物理学界流传的物体的惯性等于它的质量只是人们一个随心所欲的错误言说。

总之，随着现代物理学的发展，我们可以认识到使物体保持静止状态或匀速直线运动状态的原因并不在物体的内部、也跟力无关，而是由于物体所处的时间均匀性与空间对称性。也就是说，我们必须对牛顿意义上的惯性作出更开放性与发展性的深入为两个层面的结论：在没有外力的作用下，一个物体，它能保持静止状态或匀速直线运动是由于惯性，即时间均匀性与空间对称性；在同样大小的力的作用下，一个物体它的运动状态较难改变是由于它的动力学特性――抗性，即它的质量较大。

参考文献：

[1] 顾德银. 浅谈惯性与惯性定律[J]. 中学生理科月刊 1997年Z1期

[2] 吴英. 质量概念中的物理学思想方法[J]. 遵义师范学院学报 2010年01期