张磊

(上海市新中高级中学，上海 200436)

1 对牛顿第一、第二定律的关系的再思考

在学完《牛顿运动定律》后，有学生提出这样一个问题：根据牛顿第二定律，若物体所受的合外力F合=0，则其加速度a也为零，此时该物体必将保持原有的静止或匀速直线运动的状态，那是否可以认为牛顿第一定律其实就是牛顿第二定律的一种特例呢？若果真如此，它自身还有存在必要吗？该问题可以这样来理解。

从定性描述来看：牛顿第一定律所描述的状态是在“不受外力作用”的情况下成立，这和“受到外力，但F合=0”是有着本质区别的，不能认为两者等同。

从逻辑推理来看：尽管看起来物体在这两种情况下运动状态相同，但究其本质，对于牛顿第二定律而言，合力为零是因，加速度为零是果，这是一个从因到果的正向推理过程。此时a=0所代表的并不是牛顿第一定律的惯性运动，而是由物体的惯性和力所共同作用的结果，但却不能就此认为由a=0也能推导出物体不受力。

从理论推导来看：对于牛顿第一定律：最初，人们认为一定要有外力作用于物体上，物体才会产生运动或即将发生运动；如果不存在外力的作用，物体将永远静止于某一空间位置，也就是说物体的运动需要力来维持。伽利略借助理想斜面实验（图1）提出物体的运动不需要力来维持，最终由牛顿提出力是改变物体运动状态的原因。对于牛顿第二定律：则是在物体“受力”条件下、在“真实”实验（图2）的基础上建立起来的。……