实验 1．1

〔目的〕观察作匀速直线运动的小车中钢珠下落的运动。

〔器材〕装有电磁铁的机动小车、钢珠。

〔步骤〕1．小车静止时，接通电路，使电磁铁吸住钢珠；断开电路，观察钢珠下落，掉在正下方的容器内（图 1-3）。

2．使小车作匀速直线运动，重复上述步骤，观察钢珠是否仍落在容器内。

〔结果〕当小车作匀速直线运动时，钢珠落在车上的容器

（内、外）。

我们在初中物理中已经知道，物体都具有保持原有运动状态的性质，物体的这种性质叫做惯性。实验 1.1 中小车作匀速直线运动时，钢珠和小车处于相同的运动状态。下落的钢珠由于惯性，在水平方向上具有与小车相同的速度，仍能落在容器内。

同样，车厢内竖直向上跳起的人，由于惯性，在水平方向上具有与列车相同的速度，落下时仍在车厢原处。

【思考】

有一位旅游者想来中国观光。他设想将自己用吊篮悬挂在空中的大气球下面（图 1-4），只要在空中停留几小时，由于地球的自转，他就可到达中国。这种设想能实现吗？
运动员跳远时，由于地球自转，向东跳与向西跳测得的成绩有无差别？

任何物体都具有惯性，物体的惯性是怎样发现的呢？

早在 2000 多年前，古希腊的哲学家亚里士多德（公元前 384～前322）曾提出：一切运动物体终将归于静止，只有力的作用才能使物体维

持运动状态。这种看法由于得到封建教会的支持而一直被认为是正确的。直到 17 世纪意大利的物理学家伽利略（1564～1642）根据许多实验事实指出了他的错误。伽利略认为在水平面上运动的物体所以会趋于静止是由于受到摩擦阻力的缘故。他曾做了一系列的斜面实验，发现小球在斜面上以一定的速度开始向下运动，速度增加得很快；减小斜面的倾角，速度虽也在增加，但增加得较慢。于是他推测假如斜面是光滑的，倾角减小为零时，小球将保持原来的速度一直运动下去。正如他自己所描绘的：“设想沿平面无摩擦地射出一颗弹子，⋯⋯只要这个平面无限大，这颗弹子将永远沿着平面均匀地运动着。”

当时，另一位科学家笛卡儿也通过实验总结出：“一个运动的物体如果不受其他物体的作用，它的运动就不会改变方向。”

牛顿接受并发展了伽利略等人的见解指出：“任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。”这一结论就是牛顿第一定律。

牛顿第一定律是以实验事实为基础，通过推理、想象而总结出来的关于物体不受外力作用时的运动规律。牛顿第一定律揭示了物体具有保持原有运动状态的性质，它还揭示了力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。

任何物体都与其他物体有相互作用，不受外力作用的物体是不存在的。我们看到的物体处于静止状态或作匀速直线运动都是受到平衡力作用的结果。例如，放在桌子上的书本是在竖直向下的重力和竖直向上的弹力的作用下保持静止状态的；跳伞运动员在降落过程中，同时受到重力 G 和空气阻力 f 的作用，当这两个力相互平衡时，跳伞运动员匀速向下运动（图 1-6）。