牛顿范文10篇

牛顿范文篇1

随着科技的发展，人类做了大量有关于引力的试验或观察，例如，超负载力的发现和通过天文观测得出宇宙在加速膨胀的结论。

现在的引力理论已无法解决这些问题，但如果从相反的角度看待引力，建立一个新的模型似乎可以解决一些实际问题，这里必须提到“布朗运动”。这是布朗通过观测植物花粉粒发现其无规则运动，爱因斯坦在1905年的一篇论文中提出花粉的无规则运动实际上是花粉颗粒受到各方向液体分子不平衡的撞击作用造成的，同样在关于引力的这一模型中也有类似的问题，在看似虚无的真空中应当存在这一种特殊的实体，这种实体应有两个基本的特性：

1、在一定空间范围内，它的分布是均匀的，而且在一段较长的时间内，它分布的密度是不变的。

2、任意一个这种实体在任意时刻向任意方向运动的概率相等。

如果将一个物体置于充满了这种特殊实体的背景中，这种特殊实体给了这个物体一种“推力”，与布朗运动不同的是，这个物体在任意方向上受到的力都是等大的，物体应保持受力平衡状态，但值得注意的是，如果将两个物体A和B都置于这一背景中，A和B之间隔一段距离（O1O2分别为物体A、B重心）。

直线L经过A、B两个物体重心，由于空间背景中的特殊实体具有前面提到的两种特性，可证得在除了直线L的方向上，物体任意方向上受到的力都是相等的。

例如，在直线T方向上（T经过物体重心Q）

Q点在右方和Q点左方的直线部分都分布有这种特殊实体，Q点以左的直线部分可以是无限长的，Q点以右的部分也是如此，又实体在T直线上分布均匀，也就是说在直线T上，Q点以左和Q点以右的数量一样多。

由性质2可得在任意时刻在直线T的方向上，物体受到向左和向右的推力大小是相等的，这可以推广到任意方向上。

回到图2，在直线L所处方向上被分成3个部分，O1点以左O1O2之间和O2以右物体A在O1点以左受到一个向右的推力，在O1O2之间受到一个向左的推力。

物体B在O2点以右受到一个向左的推力，在O1O2之间受到一个向右的推力，极其重要的是，O1点以左和O2点以右的直线部分可以是无穷大的，而O1O2之间的距离则是有限的，根据之前的推论可以导出O1点以右所受的向左的推力大于O1点以左受到的向右的推理，物体B也如此。

由于这两组力是不等的，所以A与B有相互靠近的趋势，表现出“引力”的效果。

值得一提的是，在这种模型中，引力不再是一个单一的使物体相互吸引的力，而是两组推力之差。

也就是说，引力不再是一对相互作用力，A不再是B的施力物体，B也不再是A的受力物体，这种力不来自于对方，而来自于在物体周围的特殊实体，由于n(n≥2)物体的存在造成背景密度的起伏，产生各个物体重心连线方向上推力不平衡的现象。

上述模型可以很好地解决一些问题：

1、为什么引力可以用无限速度传播

牛顿理论中，物体之间的吸引力依赖于他们之间的距离，这就意味着如果我们移动一个物体，另一个物体所受的力就会立即改变，换言之，引力效应必须以无限速度传播，为了避免与狭义相对论的矛盾，爱因斯坦提出广义相对论，将引力所产生的效应理解为空间弯曲。

但在本文模型中，可以从另一角度解释，因为引力不再是两物体之间单一的相互吸引的力，引力不需要从物体A传递到物体B，或从物体B传递到物体A。当n(n≥2)个物体存在于空间中，就会造成一种特殊实体的密度起伏，物体周围的这种实体就会给物体以推力，而这并不需要一个引力传递的时间，只要物体存在，背景密度就会起伏，而且施力物体不是其他物体，而是这个物体周围的特殊实体。

牛顿范文篇2

关键词:初中物理;牛顿第一定律;解答策略

“牛顿第一定律”也被称为惯性定律，它在牛顿力学理论中一直是个基石般的存在，从亚里士多德创造的自然哲学到牛顿发现的力与运动之间的关系，这其中最为深刻的变化就是牛顿建立的第一定律．可以这样说“牛顿第一定律”时刻出现在我们的生活中，有了这一定律的建立，才有了人类以更加科学的态度进行研究和发展．为此可以说“牛顿第一定律”在人类的发展史上是功不可没的．初中学生在学习过程中难免会存在一些误区和疑惑，因此教师必须以更科学、有效的方法来让学生接受．

一、回顾“定律”历史争论，阐明“定律”的含义

在教学初始，教师应该带领学生一起回顾关于“牛顿第一定律”的产生过程和历史争论，让学生明白“牛顿第一定律”是英国科学家牛顿在前辈伽利略等人研究成果的基础上建立起来的，它是对物体运动的一种总结和概括，即自然界中的一切物体，在没有受到外力作用的时候，总是会以匀速运动或者静止不动的状态存在［1］．关于这个定义，初中物理教师要对学生进行充分的讲解和说明:“牛顿第一定律”研究的对象是自然界中的一切物体，也就是说不存在例外，应用“牛顿第一定律”规律的前提条件是:物体在没有受到力的作用时，而这个定律的最终结论是:静止的物体会继续保持静止状态，运动的物体依然会保持匀速运动不变．对于“牛顿第一定律”知识的教学，教师一定要进行咬文嚼字般的讲解，只有让学生将其中的内涵和外延全部掌握，才能在以后的学习中有更好的应用．

二、“牛顿第一定律”教学要与学生的生活相联系

很多教师在教学“牛顿第一定律”过程中都会有自己独到的见解和教学方法，虽然大多数都取得了不错的教学成果，使得学生学会了解决书面问题，但是在现实生活中我们就会发现学生对于“牛顿第一定律”的掌握还不是很理想，对很多知识的理解仅仅停留在了表面，没有深入的对力学现象进行深入的分析．这时教师就会存在疑惑，究竟是教学方法出现问题了呢?还是学生自身理解错误了?可见如果脱离了生活实际开展物理教学，虽然能够取得一定的成效，但终是没有达到理想的效果．因此，笔者认为开展初中物理“牛顿第一定律”教学还需要密切的联系学生的实际生活，在教学中精心设计相关的物理实验，让学生在实验的观察中得到物体运动的结论．实验证明，学生在亲身体验中得出的教学结论更容易被应用到实际问题的解决上．例如，初中物理教师在讲到“牛顿第一定律”时，为了让学生对这一理论有更深刻的了解和掌握，可以在讲课之前出这样一道题:小亮坐在一列匀速直线行驶的火车上，如果在这时小亮将手中的香蕉抛向空中，那么香蕉掉下来时会掉在火车的地上还是仍然在小亮手里?这个问题会激发出学生的好奇心和学习兴趣，很多学生说会掉落在地上，还有一部分学生会说在小亮手里?这时教师就可以亲自做个类似实验来为学生揭晓答案．

三、创设教学情景，探究“牛顿第一定律”的知识规律

对于“牛顿第一定律”的规律总结，教师可以借助具体的演示实验来向学生进行讲解．如，第一个实验:在一个水平台子上放置一辆小车，教师用手轻轻一推，车子就会开始运动，如果教师将手拿开，那么车子就会停止．这时教师就可以适时地提出问题:这辆车子为什么会运动呢?在什么情况下停止的呢?学生就会纷纷开始回答:车子是在教师的推动力下开始运动，如果推动力没有了，车子就会停止运动．教师在这时就可以引出哲学家亚里士多德对于物体运动的观点:力是维持物体运动的根本原因．学生听了之后会感觉到非常有道理，这时就会产生对力学知识的一个错误认知．然后教师可以为学生展示第二个实验:教师在平台上用力推动小车，那么小车就开始运动，这时教师立即将手拿开，车子仍然会向前运动直至停止．这时教师可以提出问题:学生，谁能告诉我，在我的手离开小车之后，为什么它还会运动呢?物体的运动是由力来维持的吗?小车停止的原因又是什么呢?学生在深入的思考过后就会得出结论:物体在没有力的情况下也会继续运动，而小车之所以会停止，那是因为它受到了地面的摩擦力．这时教师就可以向学生阐述正确的“牛顿第一定律”:物体的运动是不需要力来进行维持的，力能改变的只是物体的运动状态．

四、注重课堂合作教学，促进学生自主学习

课堂合作教学主要由学生自主思考、教师与学生合作、学生与学生合作三个部分组成．通过课堂合作教学可以有效激发学生的学习积极性，让学生充分体会合作学习的乐趣和成就感，从而有效提升课堂教学效率［2］．1．自主思考，形成观点见解．教师在教学“牛顿第一定律”时，可以先要求学生进行自主思考，引导学生形成自己的见解，这是学生进行合作学习的前提．学生具备了自己的见解才能很好地参与交流讨论，在与他人观点的交锋中碰撞出思维火花，进而完善自己的观点．学生通过自主思考和学习将会明白:运动是物体属性的其中一种，物体的运动无需力来维持，也会理解牛顿第一定律中揭示的力和运动之间的定性关系:物体运动状态的改变是因为力的作用，力是使物体产生加速度的原因……在课堂上，教师要给学生预留充足的自主思考时间，启发学生的思维，引导学生形成自己的观点．2．师生合作，打造和谐课堂．学生在进行自主思考过后，难免会留下一些一时难以解决的问题，学生会感到困惑．因此，教师应该给予学生适当的点拨，引导学生“顿悟”．例如，学生在学习“惯性”这个新概念时，学生经过思考后认为:惯性是一种改变物体运动状态的力．针对学生的错误认知，教师应该及时进行纠正，让学生理解惯性是物体保持匀速直线运动或静止状态的一种特性，而力是指物体与物体之间的作用，惯性不是力．在教师的点拨下，学生可以纠正之前的错误观点，更好的理解知识．3．生生互动，实现共同进步．学生是课堂教学的主体，学生之间的互动是课堂合作教学的核心．学生在互动交流中可以自由发表自己的观点，表达自己在自主学习时产生的困惑．往往一个学生的一句话就可以启发另一个学生思维．例如，部分学生认为“牛顿第一定律”是指物体不受到任何外力作用时的状态．但他们在和其他学生进行互动交流时会发现“牛顿第一定律”是指物体不受任何外力作用时的状态，实际上不受任何外力作用的物体是不存在的，从而明白在现实中，一个物体所受外力合力等于零时的表现与物体不受外力时的表现是相同的．可见，学生之间的互动交流可以很好的促进学生对知识的理解，同时可以有效拓展学生的视野，使他们更加全面、更加深入的分析问题，有助于学生对知识的理解和掌握，从而形成更加完善的知识体系和框架．总之，物理是初中教育中的重要组成部分，而“牛顿第一定律”又是学生必须掌握的基础性知识，教师的教学过程同时也是学生的认知过程，对于力学规律的学习，教师还需要采取科学有效的教学手段来提高学生对它的理解和掌握．

参考文献:

［1］孙丽媛，徐恩生，罗洪超．牛顿第一定律的实质、地位和作用［J］．沈阳航空工业学院学报，2015(02):78－79．

牛顿范文篇3

【关键词】牛顿/宇宙论/自然神学/炼金术/科学史

【正文】

今天的宇宙学探讨的问题是：宇宙有着怎样的结构？有着怎样的起源？对于牛顿时代里的一位像牛顿这样的思想家来说，宇宙论则应当回答以下两个问题：上帝如何创造世界？如何支配、统治他所创造的世界？这两组问题具有某种同构性，均由一个宇宙状态论问题与一个宇宙生成论问题构成，但是今天的宇宙学由宇宙状态论而至宇宙生成论，其间完全遵从科学的逻辑联结；而牛顿时代的宇宙论往往是由宇宙生成论而至宇宙状态论，其间的联结规则并不仅仅取决于当时的自然哲学。在这两组问题之间还有一个更明显也更突出的区别：后者多了一位“上帝”，以上帝为创造者。

那么，牛顿究竟以怎样的方式构筑他的宇宙论？今人将宇宙学问题交给科学回答，牛顿将之提交给自然神学。牛顿通过自然神学的综合思考探讨他所面临的宇宙论问题，而他的自然神学原理分别取之于他的神学（上帝信念）、炼金术与物理学；由此而至的牛顿宇宙论所揭示的是一幅活的宇宙图景，区别于通常所谓的“牛顿宇宙”。

一、牛顿的宇宙论与“牛顿宇宙”之区别

一个历史人物、事件、过程或文本可以引起复杂的效应史，理解一个历史人物、事件、过程或文本，意味着要将它置于多重史境下即置于多重不同的历史事实结构中理解；因此，历史家不应在看到一重有意义的历史结构之后，否认其他可能存在的同样有意义的历史结构。解读牛顿，应将对牛顿其人及其思想的考察与对与牛顿相关的效应史考察区分开来。通常所说的“牛顿力学”、“牛顿宇宙”与原版的牛顿思想之间既存在着直接关联，亦存在着重要区别。譬如，关于引力的性质，人们正是从牛顿引力定律出发认为，引力发诸于物体，因而是物体固有的性质；但是牛顿在思想上偏偏不这么看，并且恳求人们不要将这种观点强加给自己。事实上，当人们从字面上阅读牛顿公开发表的论述引力定律的文本，尤其是在他们对牛顿的基本信念缺乏了解的情形下，他们便很容易将引力理解为物体的性质并将这种观点说成是牛顿的。

从某种意义上讲，牛顿的确是那种“注定要被人误解的人”。话语者总是在特定的氛围中为着特定的目的说话，在说话时他总是要受到某种限制，而且话语者在内心里对于“可言”与“不可言”、“能言”与“不能言”也总是有着某种理解。一部《原理》（第一版），几乎被写成了一部理性的史诗，由定义、公理、定理、推论及注释组成的展开形式，即使是在今人眼中，仍透射着现性的光辉。然而，牛顿分明说过，在这本名为《自然哲学之数学原理》的著作中，我“只想研究力的量与数学关系”；“做完这些准备工作之后，我们就更有把握去讨论力的本质、原因和关系。”[1]牛顿对于可言与不可言的理解，无疑与他对实验哲学的理解有关，与他过去在光学问题上独自一人与胡克及全欧洲学者的论战经历有关，也与他独特的神学主张有关。当他这样做时，他也就在无意之间为后世科学划定了字面上可言与不可言的界限。但对牛顿本人来说，他的确渴望通过自然哲学论说上帝，而且他也觉得应该对此问题有所交代，所以，他便撰写了《原理》第二版的“总释”。

《原理》“总释”并非掩饰之词，但过去数百年中总有学者不愿意按照它字面上的意义去理解。牛顿撰写这篇“总释”时的确承受过“能言与不能言”之苦：他绝不能以《原理》所特有的那种最为明晰的方式将他关于上帝的全部主张和盘托出，但他还是在能言的范围内作了最大限度的说明。在神学上，牛顿是一名唯意志论神学论者，这类神学主张上帝的武断意志是世界的终极本源（这是他可以公开的）；而且他在教义上反对三位一体说，信仰早期基督教一神论（阿里乌主义）意义上的上帝（这是他不能公开的）。在“总释”里，牛顿批判了唯理智论神学的上帝主张（如莫尔等剑桥柏拉图派成员的上帝观），这种神学认为上帝是宇宙之灵，只具有自治权而不具有对宇宙的主宰权。牛顿写道：“上帝不是作为宇宙之灵而是作为万物的主宰来支配一切的”，“没有统治，没有庇佑，没有终极原因的上帝，与命运和自然无异。盲目的形而上学（如笛卡儿机械论哲学）的必然性，当然也是永远存在而且处处存在的，但却不能产生出多种多样的事物。而我们随时随地可以见到的各种自然事物，只能来自一个必然存在的存在物的观念和意志。”[2]

从牛顿所给出的描述物体运动的力学公式导出牛顿的上帝信念，在科学史家而言是一种不适当的做法。的确，从牛顿的物理学公式里，可以引出一种广义的宇宙哲学以及一幅相应的宇宙论图景。这幅被后人称为“牛顿宇宙”的宇宙图景所刻画的是一个无限的宇宙，这种星云、星系、星体均匀地分布于无限空间之中且服从牛顿引力定律。绝对空间是一种无限实体，其中盛装万物。这个宇宙必定是无限的，否则按照牛顿引力定律，该宇宙必将崩塌。然而，“牛顿宇宙”概念的形成史只是牛顿物理学思想的一种效应史，后人从牛顿学说中剔除了某些东西，同时又将某些东西引入了牛顿学说，遂有这部效应史。事实上，近代科学兴起于有神论文化背景之中，但自启蒙时代以来，近代科学知识体系背后的有神论世界图景逐渐被替换，代之以泛神论或无神论世界图景，科学家、哲学家均曾贡献于这一伟大的转换。因此，我们所说的这部效应史体现了时代的印记，体现了科学思想的变迁，完全值得史家作认真研究，但我们没有必要将之与对牛顿个人思想的考察混为一谈。

由于时间上的距离，由于心灵之间的差异，我们不可能回到过去并如实重视牛顿的整体思想，但是，时间上的距离并不会抹掉历史的全部印迹，心灵之间还存在着相似的一面，我们还是有可能对牛顿其人及其思想取得某种合乎历史的同时也是合理的理解。重构牛顿的宇宙论思想，我们首先必须寻找一种适当的解读牛顿的方式。我们不能将视线约束在通常所谓的“牛顿的科学”（或者说牛顿的自然哲学）的范围内，因为牛顿并不是在此范围内建构他的宇宙论学说，也因为在牛顿的自然哲学与其自然神学、神学之间存在着内在联系。

对于一名试图对牛顿整体思想与工作取得某种整体理解的历史家来说，割断牛顿整体思想体系中的种种内在联系，孤立地、分别地从牛顿思想的不同方面解析牛顿，则易于发生误解。R.S.威斯特福尔(Westfall)在试图对牛顿作出全面理解时就为我们提供了一个这样的例子。他一面从牛顿的神学（教义学、《圣经》诠释学、神学年代学）解读牛顿，一面从牛顿的科学解读牛顿，所以他便在牛顿那里看到了两位上帝。这两位上帝在本质上是截然对立的，前者是宗教意义上的、人格化了的、凭其武断意志主宰一切的上帝；而后者则是自然神论意义上的上帝——这位上帝创造了自然却不能主宰自然，他自己也受制于他自己所设定的理性律令。所以威斯特福尔声称他看不出有任何迹象表明牛顿能够完成这两位上帝之间的协调工作。但是，牛顿本人实际上从未意识到这种困难。

牛顿认真地说过：“要做到通过事物的现象了解上帝，实在是非自然哲学莫属。”但是，这并不意味着，牛顿要通过自然哲学探讨上帝的本质。对于一名唯意志论神学论者来说，上帝存在是可知的，但上帝的本质是不可知的。上帝存在并主宰着一切，人只能以理智膜拜上帝，通过研究上帝的创造物洞知上帝存在，从世界的异样性与秩序之中领悟到上帝的存在和统治，但人不能由此奢谈上帝的本质。在这种意义上，牛顿承认：我们对于物体的本质一无所知，“对于上帝的本质更是一无所知。”

二、牛顿自然神学的三要素：上帝信念、炼金术哲学与物理学原理

“自然神学”在学术语汇中常用以指介于“哲学（自然哲学）”与“神学”之间的中间领域。[3]就基督教文明而言，“哲学”源于古希腊，而“神学”的基本信念则出自《圣经》。关于西方文明中信仰与理性之间的冲突与互渗历程，本文作者之一曾多次指出，在“哲学”的背后耸立着古希腊人的神——这位神的泛神论世界图景中的神（记为G[,1]），而《圣经》中的上帝则是有神论世界图景中的神（记为G[,2]）；所以，通常所谓的信仰与理性之冲突在更深的意义上可理解为这两位神在本质上的对立与不相容(G[,1]vsG[,2])，一部西方理智史，就是G[,1]与G[,2]的相互作用史（G[,1]附图G[,2]）。基督教思想家的要旨就在于调和这两种相互冲突的思想并使之融为一个协调的体系，他们为之奋斗了两千年，先后建立了许多不同的思想体系，但所有这些体系所取得的成功都是暂时的，它们内部都充满着张力，或迟或早会因之而崩塌陷落。自然神学，作为哲学与神学之间的中间领域，其发展状况（兴盛与枯萎）直接关系着西方思想的整体发展，也直接影响着自然哲学的发展。当自然神学兴盛时，介于自然哲学与神学之间的诸多棘手问题往往得到了某种解决，自然哲学也因之获得较为宽阔的发展空间，所以，在西方思想上多次出现的自然哲学与自然神学协同发展现象不是偶然现象。相反，当自然神学发生萎缩时，自然哲学的生存空间亦因之萎缩。事实上，当17世纪英国科学（自然哲学）获得迅速发展时，自然神学也十分兴盛。英国皇家学会的元勋，如威尔金斯、波义耳等人，在致力于建构他们的自然哲学的同时，也建构了形式完备的自然神学系统；他们通过自然神学阐述其自然哲学的意义、方法，为新型自然哲学辩护，并以之处理介于哲学与神学之间的种种问题（如创世及上帝的支配作用）。[4][5]

在牛顿时代，完全按照机械论哲学构想宇宙生成及宇宙结构已成为一种可能。笛卡儿以物质和运动作为机械哲学的两大原理，提出宇宙涡漩说，认为宇宙中不存在真空，宇宙是一个充满着物质的世界，大大小小的物质涡漩共同排列于宇宙空间中，行星的运动则是由这些涡漩的转动引起的。如果说笛卡儿还为上帝意志的超然作用留下了余地，那么霍布斯则将笛卡儿机械论原理提升至极端，演绎为完整的宇宙论哲学，将上帝从自然王国里驱逐出境。霍布斯的这种做法，在使他自己成为当时神学家与哲学家的公敌的同时，也将笛卡儿哲学中潜含的无神论趋势暴露无遗。皇家学会的早期成员，如威尔金斯、波义耳等人，均反对霍布斯的极端机械论哲学，认为必须坚决回击通过笛卡儿式的机械论哲学在哲学领域里抬头的无神论思想。波义耳曾经在将世界区分为无机界与有机界之后将整个无机世界设想为一个庞大的时钟，但是他同时认为自然中没有一件事物是纯机械的。因为提出这一著名的世界——时钟比喻，波义耳常被后人视为17世纪英国机械论哲学的大师，但是在更深的意义上，波义耳说过，他将整个世界视为一所教堂，将自然哲学家视为这所教堂里的牧师。[6]

与波义耳一样，牛顿从事自然神学研究的主要目的也在于以下两个相关的方面：1)为他自己的自然哲学提供辩护、以自然神学为基础陈述自然哲学方法论；2)探讨上帝创世过程以及上帝的主宰作用。牛顿构想其宇宙论学说，是从论说上帝存在及其至上的权力意志开始，而非从论述机械论者的物质与运动开始。在这种意义上，我们可以认为，牛顿是精神一元论者，他坚信上帝意志是宇宙的终极本源，认为作为受造之物的物质本身不具有任何活性和运动能力，活性与运动能力必然发诸于上帝。但是，牛顿不可能也不愿意象某些哲学家或神学家一样单凭几条先验原理自上而下地演绎出上帝创世过程及上帝支配他所创造的世界的方式（如柏拉图自然神学、笛卡儿－霍布斯宇宙哲学），也不可能、不愿意单以人类理性自下而上地理解上帝及其本质（如中世纪末期的自然神学学说以及这类学说在17世纪英国的直系后裔即赫伯特等人的自然宗教、18世纪初的自然神论）。事实上，在牛顿时代，单凭几条神学原理或是单凭几条哲学原理，均不足以对宇宙生成论及宇宙状态论问题作出完整回答。牛顿正是将神学、自然哲学这两方面的知识结合起来，或者说，将他阅读在自然及《圣经》这两部大书时所形成的全部知识结合起来，构筑了一个统一的形而上学系统，以阐释上帝创世及其主宰作用。

牛顿《原理》“总释”就是以当时的自然神学语言写成的。除“总释”外，牛顿还在《光学》一书附录“疑问”以及他给一些朋友的书信中，公开陈述过自己的自然神学见解。《原理》“总释”与《光学》“疑问”30-31”可视为牛顿自然神学思想的系统表达。

如果说牛顿的上帝信念构成了牛顿在宇宙论方面的全部思想的基点，那么，他的自然哲学则为他理解宇宙的性质与结构提供了具体途径。牛顿关注没有生命的物质之间的作用规律，也同样关注生命、生长与增殖现象，因此，牛顿的自然哲学绝不只是关于冷冰冰的无机世界的哲学。《自然哲学之数学原理》只是牛顿全部自然哲学的一部分。须知，牛顿在探讨太阳系的运动的同时，也探讨物质的内部结构与组成，在揭示宏观物理运动的同时，也试图揭示物质的生成与变化之道。牛顿的炼金术、化学以及光学，均是他认识物质之谜的重要途径，均是其自然哲学的重要组成部分。我们很容易想到，牛顿在探讨宇宙论问题时，必定将其发现的引力作用定律引入他的思考之中；我们也应该想到，他的炼金术活动，也像其物理学研究一样，同样贡献于他的自然神学与宇宙论思考。

关于牛顿炼金术与其物质论之间的关系，多布斯于1982年曾经指出：“过去数十年，一些历史学家一直不愿对牛顿炼金术正眼相看，并对牛顿炼金术一定与其公开阐述对物质理论存在着内在联系这种见解嗤之以鼻。而现在我们知道，牛顿是将炼金术用作一块至关重要的砝码，以填补古代与当时原子论的种种不足之处，这些不足之处涉及内聚性与活性、生命与生长、以及上帝的支配与庇佑。牛顿在炼金术、神学、形而上学以及观测方面的探索，促使他逐渐形成了他对于物质的性质以及同物质相关的种种动力的最后结构。”[7]关于牛顿炼金术的性质与分期研究，尽管我们在许多地方不能同意多布斯的看法，但我们赞同多布斯的这一结论，所要补充的只是：两极相通，牛顿炼金术与其物质理论之间的关联，正映射着它与牛顿宇宙之间的关联。

炼金术活动在欧洲发展至17世纪，由于有众多的江湖炼金术士走街串巷，已开始染上一层不名誉的色彩，但是，正如波义耳在其《怀疑的化学家》中所描述的那样，炼金术中既不乏招摇撞骗之徒，也不乏真正的哲人。真正的炼金术哲学家，如帕拉塞尔苏斯(Paracelsus,1493-1541)、赫尔蒙特(J.B.vanHelmont,1577-1644)、史塔克(G.Starkey,1628-1665)等人，他们探讨的正是宇宙间最深奥的问题——物质乃至于整个自然的生成与变化之道。他们不但对炼金术的价值、行动准则与方法论作了全面的论述，而且构建并发展了一整套基于炼金术的宇宙哲学。正如现代学者所认识到的那样，这些炼金术哲学家的学说在当时背景中可以说是一种堪与新兴的机械论哲学相媲美的“化学论哲学”。两者都将矛头直接经院哲学体系，都以取代经院哲学为己任，并且都在历史上产生了广泛而深远的影响；当然，最终在竞争中获胜的是机械论哲学而非“化学论哲学”。[8]

帕拉塞尔苏斯—赫尔蒙特的炼金术传统，如同机械论哲学一样，对于17世纪英国自然哲学的形成与发展产生了重要影响。波义耳、牛顿以及当时的另一些自然哲学家，均深深地介入了炼金术研究。他们认为，真正的炼金术实验，首先是一种毁金术，在这一阶段，炼金术实验成功与否是以是否能真正摧毁天然黄金为判据的；而且，他们还认为，炼金术不但对于证明物质世界的统一性具有重要价值，而且还能以一种不同于机械论哲学的方式描述关于宇宙生成与生长的另一幅图景。波义耳、牛顿等人正是在这种意义上从事炼金术研究，并将之视为自然哲学的基础，同时，他们将炼金术的宇宙论思考引入他们的自然神学之中。

三、牛顿宇宙论：上帝创世、活性原理与惰性原理

人们通常按照以下线索理解牛顿以降的现代宇宙学史：牛顿对太阳系运动的解释——康德星云学说——拉普拉斯宇宙学理论——爱因斯坦宇宙方程——大爆炸理论、当代宇宙学。这是一条基于物理学规律不断进行外推与反演的知识发展线索。那么，牛顿在思考宇宙论问题时是否也进行过某种外推与反演？他又是怀着怎样的目的、基于怎样的原理进行外推与反演并得到了怎样的见解？

1691年底，波义耳去世，遗嘱出资设立一个自然神学讲座，从自然哲学角度颂扬上帝，并反驳无神论、自然神论。本特雷受命为该讲座的第一任主讲人，在撰写题为“反驳无神论”的八个讲道时，他数次致函牛顿并就自己的思路请教于牛顿。牛顿与本特雷于1692年底至1693年初的通信就是在这样的背景下开始的。他们所探讨的有两个主题，其一是以牛顿新近发现的宇宙秩序颂扬上帝，其二是论证世界不能单由纯机械的原因产生。在致本特雷的一封信中，牛顿写道：“根据机械论原理从均匀散布于天空中的物质导出世界的结构这一假说，和我的体系是不相容的，因此，在你来信谈到它以前，我很少考虑这个假说。”[9]而本特雷则声明，他所要反对的也正是这种倾向。当时，牛顿与本特雷的确认真地考察过上述假说。牛顿甚至设想过，对上述假说而言，物质均匀分布于其中的空间必须是无限的，否则所有物质都将落入一有限空间的中心并在那里形成一个巨大的球体。但是，牛顿随即指出，太阳这样的恒星发光而行星却不发光，而发光的物质与不发光的物质如何区分开来并分别聚集在一起形成恒星与行星，这类现象却不能由纯粹的自然原因解释，因而必须将之归于上帝的意图与设计。[10]在考虑太阳系的形成时，牛顿还指出，在设想行星受太阳的引力作用从远处逐渐靠近太阳并转入其运行轨道时，很难从力学角度说明行星如何由指向太阳的径向运动转入轨道运动的。如果太阳系是这样形成的，那么，就必须借助于上帝的直接干预。

在进行宇宙论思考时，牛顿始终恪守自己的上帝信念并引为最高原理。牛顿一生以摧毁笛卡儿宇宙体系为自己的使命。像波义耳等人一样，他最初感到不能认同笛卡儿的哲学原理，即是出于神学上的考虑。笛卡儿从心、物二元论角度解说世界的双重本质，认为物质即广延；牛顿从青年时代起就深感无法接受笛卡儿学说，在他看来，物质是受造的，空间是非创造的，而广延是空间的特性，说物质即广延就等于说物质即空间，就等于说上帝需要创造空间，这样，就连上帝自身的存在也存在着问题：在他创造空间以前，他如何存在？容身于何处？牛顿在一份写于1668年的手稿（现存于剑桥大学图书馆，标号为U.L.C.MS.add.4003。这份手稿开头写有“论流体以及流体中固体的重力与平衡”的字样并因此得名，但这份手稿的绝大部分内容是对笛卡儿关于物质、空间以及上帝的学说的批判）里指出：“空间有着永存性与不易性，它之所以如此，是因为它是发诸于某一永恒的、不易的存在物的某种效应。设若空间并非一直如此，那就是说，上帝曾无处存身。这样，么要说他后来才在他原本并不在的地方创造了空间，要么说他创造了他自身的无所不在，而这两种说法都是荒谬的。尽管我们能够想象空间里空无一物，但我们不能想象空间不存在；这正如尽管我们可以想象没有任何物体延续着，但我们不能想象没有延续。”[11]

关于上帝与时间、空间的关系，牛顿自始至终认为，上帝是全能的、无时不在的、无所不在的，因此，时间、空间也必须是永恒的、无限的，但是，并非凡是无限的和永恒的就是上帝，时间、空间不是上帝本身，而是上帝存在所必然发出的效应。后人常常认为牛顿主张一种无限的实体空间，但牛顿并不认为空间是实体(substance)。因为空间或者说广延，既不能凭其自身而独立存在，亦不能像精神实体一样引起运动或给人以各种感觉。这就是说，空间既不是物质实体即物体(body)，亦不是任何精神实体。[12]因此，绝对空间是上帝存在引发的效应，相对空间则是物体之间的配置关系。人并不能感知绝对空间，但是人可以基于对物体之间的相对位置的感知来理解到：即使没有任何物体占据绝对空间中的位置，位置与位置之间的关系仍然存在。

世界形成于上帝的创世意志，上帝可以凭其意志从空无一物的空间创造出物体。空间可以是空无一物（物体）的，但是其中有空间的各个部分(spaces)，上帝令其中的一些部分失去不可入性，即可以创造出物体。同样地，上帝也可以令物体所占据的空间部分失去不可入性，即可以消灭物体。那么，上帝所创造的世界是无限的还是有限的？牛顿倾向于认为：绝对空间是无限的，而位于其中的世界却很可能是有限的。[11]多年以后，牛顿在其《光学》“疑问31”中重述了这样的看法：“由于空间是无限可分的，而物质并非必然出现于空间的各个部分，所以也可以认为上帝创造出具有不同大小和形状的物质粒子，它们有各种空间比例，且可能有着种种不同的密度与力，也就是说，上帝能够改变各种自然规律，并能在宇宙的某些部分创造出不同种类的世界。”[13]

显然，牛顿设想上帝可以在空间的不同区域创造出不同的粒子、不同的世界并设定不同规律，足以表明他并不打算将他在这个世界上发现的物理学原理推广到整个空间。同样地，牛顿在《原理》“哲学推理规则4”中也以类似的方式表述其归纳原理：“在实验哲学中，我们必须将由现象归纳出的命题视为完全正确的或基本正确的，而不管想象所可能得到的与之相反的种种假说，直到出现了其他的或可排除这些命题、或可使之变得更加精确的现象之时。”[14]这表明牛顿也并不认为在一定时刻归纳出的物理学规律必定在全部时间范围内成立，因为在他看来，上帝是全能的，只要他愿意，他可以改变规律，此时，人就应该通过基于新现象进行新的归纳，找出新的规律。

从这里，我们可以看出，牛顿是完全不能认同自然神论的。如果上帝在创造出原始粒子之后即不再干预世事，听任它们按机械原理运动下去，那么，这个世界必将崩溃并趋于死亡。而且，若没有上帝的引导，原始粒子根本不能运动，不能逐步凝结成物体乃至整个世界，更不能使这个世界上出现芸芸众生，且每一种生物的个体均各有其个体特征。所以，仅仅靠机械原理，绝不可能对世界的生成取得完整的理解。在牛顿深邃的思考中，他预见到纯机械的宇宙终将热寂，因此，他认为世界的总运动是不守恒的，上帝在源源不断为之补充动力，使之运动、生长、繁衍，使之生生不息。也正是在上述意义上，牛顿将炼金术中的"activeprinciples"与他所发现的力学原理一道引入其宇宙论思考之中。（《光学》“疑问31”）

activeprinciples在炼金术上指种种“活性要素”，它们可以是物质的或精神的实体，如“种子”、“精”或如同天使般的种种“精神存在物”，它们控制着种种生命过程：生殖、生长、腐败、死亡等等。牛顿在与passivelaws或passiveprinciples成对的意义上使用activeprinciples一词，在此可将它们译作“被动原理”与“主动原理”。牛顿认为：上帝在创世过程中以及在创世以后均使用了这两类原理，正是通过这两类原理，上帝行使其普遍意志与特殊意志。在牛顿看来，惯性力是一种被动原理，可以使物体保持其原有状态；而引力，从形式上看像是一种被动原理（它的大小取决于物体的量），但由于它参与了世界的形成过程，因而迁居于主动原理之中。

牛顿认为：上帝创世是分两次进行的，首先，他创造了坚硬的、同质的、非人力所能破坏的原始粒子，使它们处于运动之中并继续通过主动原理引导它们运动。在引力作用下，这些粒子可以聚集、凝结在一起，形成各种第一凝结物或第一级组成粒子，而第一级组成粒子可进一步凝结上去，逐步形成最大的组成粒子。继之，上帝创造出各种形式的生命，并使各种生命的个体千差万别，同时，使整个世界成为一个活的世界。整个创世过程以及世界在此之后的演化历程，均出于上帝深远的意志，而且上帝始终没有放弃他的创造物，没有放弃对世界的主宰：上帝对自然的超然干预所体现的是其特殊意志，自然规律所体现的则是上帝的普遍意志；而这些规律在长时间里维持不变，这本身即是一种奇迹，即是上帝的一种特殊意志。

【参考文献】

[1]牛顿著，王克迪译：《自然哲学之数学原理·宇宙体系》，武汉出版社。p.197.

[2]同上，p.552.

[3]自然神学(NaturalTheology)一词用以指称一学术领域，区别于自然神论(Deism)，后者指上帝在创世之后即不再干预世事这样一种主张。

[4]袁江洋：论波义耳－牛顿思想体系及其信仰之矢：17世纪英国自然哲学变革是如何发生的？《自然辩证法通讯》，1995年第1期。

[5]袁江洋：科学史：新的综合，北京大学博士论文。1998.

[6]袁江洋：探索自然与颂扬上帝：波义耳自然哲学与自然神学思想，《自然辩证法通讯》，1991年第6期。

[7]B.J.T.Dobbs.Newton''''sAlchemyandHisTheoryofMatter,ISIS.Vol.73.No.269,1982:p.311.

[8]A.G.狄博斯著，任定成等译，《科学与历史：一个化学论者的再评价》，河北科学技术出版社，2000年。pp.177-140.

[9]TheCorrespondenceofIsaacNewton,vol.Ⅲ,1688-1694,EditedbyH.W.Turnbull,Cambridge:TheUniversityPress.1961,p.244.

[10]Ibid,p.234.

[11]UnpublishedScientificPapersofIsaacNewton,EditedbyA.P.HallandM.B.Hall.Cambridge:TheUniversityPress.1962.pp.137-138.

[12]Ibid.p.132.

牛顿范文篇4

牛顿力学基础改革提纲

马英卓

提要：

牛顿力学由于爱因斯坦注意了“落体失重”现象而建立的理论，有动摇牛顿力学基础的意义。当我又注意了“受力物体质量内部的压强梯度”现象时，抽象建立出关于物体内部新的空间概念及其物理量后，就补充了爱因斯坦的理论里只建立了“广义惯性运动”的方程，而缺“广义惯性力”的方程的缺憾，由此，总结出了新的原理（定律）系统，牛顿力学基础改革应该是阶段性的完成了。至于用此新基本定律怎么协调牛顿力学的机械能部分，还没有深入探讨。

【关键词】牛顿力学；引力；等效原理；参考系。

一、前言

我在7年前，在互联网上发表了若干关于牛顿力学基础变革的文章，到现在我写此文章的时候，有许多关于物理论文的网站都在陆续转载我的文章，而且有的人还问我：什么时候写出系统的书来。由于我一直独立地搞比较复杂的技术装备研发工作（不搞我就没有饭吃），就没有时间与精力写比较详细的系统的此内容的书来。又由于在有生之年，我也可能来不及写出比较系统的书来。所以，我就先写一个提纲性质的文章，以对我以前其内容比较分散的多篇文章，提供补充与导读。也许我来不及写出系统的专著就离开这个世界，那么，我想，后人就可以根据我的此文章及其它文章，会写出比较系统内容的书来的。

可以说，牛顿力学如果不涉及“引力”方面的内容，应该是个相当的完整与自洽的原理性的理论体系。问题是，引力问题实在是与牛顿力学不可分割的方面（都是同样的物体概念、同样的质量概念），不能把引力某个方面的问题与牛顿力学分割开来。但是，引力问题的牛顿表述，实在是存在许多的不自洽的方面。问题出在哪些方面？其根源在哪里？这是应该清醒地认识到的。爱因斯坦对一个“落体失重”现象与经验事实的注意，引发了牛顿力学基础变革的导火索，然而，遗憾的是爱因斯坦没有完成其基础的最后的变革。为什么爱因斯坦没有完成如此的变革？问题出在哪里？这也是要深入的考察的。我对此方面的问题，进行了长期的探索与考察，我自己认为基本上解决了此方面的许多的问题。下面，我就用提纲性质来阐述此方面的内容。看此提纲的内容应该随时参考我在网上的有关的多篇文章（见后面的参考文献），因为那里可以得到其中提纲里说的有的具体内容。

二、牛顿力学的哲学原则前提

(一)属性问题

1、牛顿力学实质就是关于物体“惯性”方面的经典物理学科（区别于实际物体的其他属性的经典物理学科，比如电性质与磁性质等），是属于适用于宏观世界的物理学科（意味整体天体与微观的客体不同性质）

2、a)属性没有大小问题；b)属性是物体由于某个独特特征而本身具有的，属性是在对它物的关系中体现出来，不同的关系有不同的体现，但是，必须穷举其不同的体现，才可以完全的体现其属性内涵。关系不是属性，关系不决定于属性。像马赫说的什么一个物体的惯性是由宇宙中无数天体关系的总和而决定的说法本身，就是违背了此属性原则。；c）属性没有起源问题（其属性的载体有来源与起源问题）。

3、物体的惯性是由于物体本身有质量的特征而仅是本身具有的属性，它对他物的关系的体现有两个：运动状态（位置关系）；惯性力（作用关系）。缺一不可。以往都仅是把惯性用运动状态来说明，而忽视了“惯性力”方面的体现。这是我们对牛顿力学思维要改变及遵循的基本前提之一。物体的惯性与其表现仅与其所处的空间背景的相应的位置有直接的关系。如果说宇宙中其他因素影响，最多也是间接地影响了物体空间背景的物理性质，而间接地影响了物体惯性的“表现”而已。

（二）参考系问题。

1、原则性问题：

a)在牛顿力学方面，我们必须有个抽象的理论思维角度与实际的具体的运用的区分问题，否则，我们的理论思维是混乱的。

b)在抽象的理论思维方面，作为抽象的原理角度，是在一定的条件下，物体的属性有某些对它物关系的体现结果，来说明其属性含义。就是原理的表述结构。

c)在具体的运用理论原理时，往往是寻找其具体的情况是否适合与近似适合原理条件的问题。不能把具体的问题作为抽象的理论角度来对待。

2、参考系是原理的涉及运动方面的描述工具：

a)在理论抽象角度，参考系实际上就是坐标系。

b)具体操作方面，参考系也是涉及物体系统作为参照物来确定其坐标系原点的含义。

c)但是，目前参考系方面的概念，有许多的错误认识。其最大的错误就是把参考系（坐标系）的空间当做了有物理性质的空间，而且可以随着参考系的不同的运动状态或不同形式的坐标系（比如直角坐标系对应牛顿力学空间，曲线坐标对应引力场等），有不同的空间物理性质。这实在是引起物理理论思维混乱的根源之一。

d)所以，必须解决此混乱的问题。在“理论”上，必须重新约定其合理的参考系问题。下面就约定其中的原则。

3、原理抽象角度上的约定：

（1）可以假定在一个有“物理性质的空间背景”（这应该是理论的新基本概念）条件下，再在其中约定一个参考系（坐标系），其参考系作为基准参考系（也是理论的新基本概念）。

（2）单纯的参考系（坐标系）及其内的空间，没有物理性质，仅是几何性质。

（3）只有基准参考系可以代表其物理性质的空间背景。其他的参考系都仅是几何描述工具性质。力学里的原理性质的物理定律，只在其基准参考系中运用是有效的。比如，教材里说的“虚构惯性力”的问题，就是把仅适用于基准参考系下的牛顿第二定律才适用的问题，错误地用于加速系（确定此加速系本身，就是意味在基准参考系的前提下确定的，而此加速系没有物理性质），而出现了“虚构惯性力”的问题。这就是违背了此条的“约定”。

（4）其他参考系里描述的定律，必须变换回基准参考系后，才是原理性质的定律的正确解释（反之可以是推论性质的定律）。比如科里奥利力问题，完全可以用“在牛顿背景空间里“静止”基准坐标系来描述旋转坐标系（没有物理性质），然后，把其物体随着旋转坐标系的相应的运动表述，转化为基准坐标系的表述（坐标系的变换问题），其中的物体的运动状态，就是受力与否的状态，此受力（外力）状态，就有了准确与明确的物理意义。反之，科氏力的公式本身，就可以是原理性质定律的推论性质的公式。

（5）各种形式的坐标系（比如以形式角度的直角坐标系与各种曲线坐标系等）不能对应各种物理性质的空间背景，因为单纯的坐标系没有物理性质。当然，对于某种物理性质的空间背景的基准参考系的确立，也可以选择适合描述的参考系形式，但是，绝不能就以为此参考系本身有物理性质。

（6）参考系问题，就是其原理条件以及操作性的问题，（原理性质的数学公式应该不涉及坐标系的表达形式）所以，涉及实际的具体的运用参考系时，必须是先考察哪些具体的空间状态近似其抽象原理的空间背景条件，来近似的运用。

（7）目前的力学理论里的“惯性参考系”与“非惯性参考系”的概念必须取消。因为它违背了上述的约定的原则。这是目前引起物理理论思维混乱的最重要的根源之一。

（8）对于从一百年来的“是否有绝对参考系及优越参考系”的争论，实在是应该结束了。这是具体情况具体对待的操作性的问题，不是抽象理论的原理问题。至于有没有绝对参考系，也许人为的用某实验装置可以确定其宇宙中的绝对静止点。但是，在一般的情况下，还是没有必要的。

三、牛顿力学核心的认识缺陷（除了引力方面）

1.实际上，现在的牛顿力学有个前提条件，就是在一个隐含的有物理性质的“空间背景”下适用的理论。然而，都忽略了。（所谓的绝对空间的空间背景，有各向同性物理性质。只有在引力场作为空间背景与其对比，才有此明确的认识。）

2．牛顿力学，现在的教材都把真正的“惯性力”给取消了，严重地影响了对其全面的准确的实质性的认识。惯性力是由于物体本是惯性的原因，对它物（外力）的直接作用。或者说，是对外力的反作用力。（这是目前教材里最关键的没有认识到的问题，这是引起学生认为力学难学的关键根源之一。没有“惯性力”的真实认识的牛顿力学，无论如何都是最大的缺憾。因为你已经讲了“惯性”，怎么没有“惯性力”？惯性不仅仅体现在惯性运动上，也必须有惯性力（非惯性运动）的因素，才可以真正的全面的认识与理解“惯性”。（牛顿力学就是关于惯性的力学）

3．牛顿力学三定律是其理论的原理性质的核心定律。

a)其中的第一定律是对惯性的语言描述的性质（包含有外力方面的内容，但是以往都忽略了此方面，这是一个“硬币”的两面，缺一不可。惯性有被动与主动的对立统一性。这方面的问题，在以前我的文章里已经说过了）；

b)而第二定律是对第一定律的数学表述性质（最重要的，目前还没有认为第二定律就是：“合外力（不为零）是用物体的惯性力—ma来量度的”实质认识。）（也包含了没有外力情况的惯性运动状态内容——加速度a=0.）；

c)第三定律，应该是“体系”定律，不专门是属于“惯性”方面，是与其他力学建立联系的定律（外力，可以包含各种性质的力）。

4.牛顿力学里还有惯性离心力与科里奥利力的表现形式，都是属于惯性力。都可以归结于原理性质的惯性力。但是，目前教材里取消惯性离心力是错误的，而科氏力也没有详细的说明是惯性力由于物体的运动状态的参考系特征的不同，而表现出来的不同形式。其中最主要的认识误区就是没有把“惯性力”作为物体本身惯性属性的原因的对外力的反作用力来看的。

四、爱因斯坦突破的局限性

（一）爱因斯坦的突破

作为爱因斯坦一生总是值得激动与高兴的事，就是“发现”了自由落体的“失重”给牛顿力学基础提出的“难题”。此方面我就不多说了，可以看我的相关的文章。其中最大的意义，就是取消了“引力”认识。（引力的本质就是牛顿在没有引力场概念的情况下对重力现象的错误理解，这是历史的局限性造成的。虽然他反对超距的引力存在）。如此的“自由落体失重”现象让爱因斯坦得出了一个结论，这是我几乎在我的每篇文章里都要提到的，爱因斯坦在《狭义与广义相对论的浅说》著作里加重点号的话：“物体的同一性质按照不同的处境或表现为‘惯性’，或表现为‘重性’。”（把重性与惯性联系起来，而把外力性质的“引力”取消了，具有颠覆与改变牛顿力学基础的意义）这正是爱因斯坦所要表达的核心新认识，可惜，到最后也没有完成他想建立新的牛顿力学基础的原理性质的理论。爱因斯坦晚年的哀叹：没有建立一个有用的概念。这说明什么，就是说一个新的原理总是伴随着一个新的基本概念产生的，这才标志着更深入的认识性质。广义相对论是没有找到把此“话”提升为真正的理论原理的表达方式的情况下的畸形理论系统,我就不在此方面赘述了。在我以前的多篇文章里已经大量的说明了。问题的关键就是，当你由此建立了一个新的合理的原理后，还有必要去趟过去由于不明确的认识形成的理论浑水吗！

（二）爱因斯坦的“落体失重”引起的突破的片面性。

1．作为爱因斯坦的那句话，对牛顿力学基础的变革：就是牛顿力学只有一个背景空间，而惯性主要是其空间里的内容。而物体的本身“重性”的体现，当做了外力性质的虚构的“引力”原因。但是，其“不同处境”，就是给了牛顿力学与其原来的背景空间“平权”的另一个具有物理性质的背景空间，就是“引力场”。而把牛顿力学里的物体的原来看来不同的属性（牛顿惯性与重性）归于了一个属性，就是“广义惯性”。所以，用下面来对比一下所做的基础上的变革：

a）牛顿力学是一个空间背景，同一个物体，两个性质（惯性质量与引力质量）；

b）而爱因斯坦的改变：就是两个空间背景（牛顿力学均匀空间与重力场空间），同一个物体，一个性质（广义惯性）。

2.仅仅如此的新突破，还是欠缺一个环节，就是可以描述在此不同的背景空间里的“广义惯性运动的不同状态”，但是，缺乏的是，又怎么必须要涉及到“广义惯性力”的不同状态呢？爱因斯坦的广义相对论仅是描述了“广义惯性运动状态”的理论（虽然是在所谓的“光”测地线角度来表达的，而且用复杂的数学工具来建立的方程）。这就是爱因斯坦没有解决的方面。缺一个方程，其方程就是描述“广义惯性力”的。但是，怎么区分“广义惯性运动”与“广义惯性力”在不同的背景空间里的问题，没有解决。而“仅用局域惯性系”（可以化为物体内部空间的小p为零的状态，见后面的说明。）还仅是涉及“广义惯性运动”的方面。对于如此的缺憾，我就在物体内部的空间状态上有了进一步的突破，从而补充了其缺憾。没有此补充，就无法更深入的认识其实质问题。看下面。

五、物体内部空间的基本概念的产生而带来的新突破

1.关于物体内部在受力的情况下的内部空间问题，在此就不多赘述了，见我的名为《受力的物体内部到底发生了什么情况》。我在此节，仅是进一步说明其含义。

2.由于在以前我的文章里，涉及到物体内部空间的符号，是用希腊字母“内ρ”或用“P内”及小p来表示。但是，在没有“受力”的文章发出前，此方面的物理含义是没有详细说清楚的。所以，必须要看此“受力”文章，才可以有进一步的理解。

3.此“内部空间”的界定，必须是指物体有质量部分所占据“空间”。就是因为没有如此的界定，爱因斯坦才在此问题上困惑了一生（见他有关著作的补充附录里显示的如此方面的问题），这是影响他重新建立完整的牛顿力学基础原理理论的一个最主要的障碍。

4.必须有个新的物理量的建立与补充，牛顿力学基础的变革才可以基本完成。这个物理量，就是独立的重力场强度。（引力场强度，原来只用牛顿引力公式的物理量，但仅是经验公式的性质，不是原理性质的物理量）在我以前的文章里通常用大P（或外P）表示，（名称可以成为“坦”）

5.这个“坦”的物理量，也是物体内部空间的物理量（量纲相同）。可以说，实际的重力场强度是不均匀分布的（引力势二阶导不为零），但是，一般的来说，物体内部空间的“坦”可以是均匀分布的。（容易建立相关的许多的数学描述内容）

6.这个物体内部的空间物理量之所以说是独立的，是因为可以直接的建立起抽象的“p内”与具体物体（各种物态）内部状态（压强梯度）的“经验”层次的对应关系。如此的压强梯度可以造成具体的物体内部的许多相应的物理变化，比如，一个惯性运动的玻璃瓶撞上刚性障碍物，就破碎了，就是可以用此内部p的大小来作为原因来解释（内部压强梯度迅速变化）。当然，也可以想象如果有这么个引力场强度也是如此的数值，那么，就是不“碰撞”而静止在其引力场内，也会破碎的。也就是说，内p相当于引力场内“静止”的小范围的某数值，也是物体内部的“引力场”。（引力场的空间可以不涉及质量的空间，而物体内部的“引力场”的范围必须是物体的质量所占据的空间，这是必须要强调的“界定”问题。）此段的说明，就是说，已经有了新的概念与物理量，有了新的物理解释的依据内容。以前的力学就是没有建立如此的物理关系。以后的力学，就有了一个新的认识角度，就是把受力的物体内部的物理变化可以有一个新的原因来解释了。这就是新的知识。虽然以前的人们都知道有此现象，但是，没有建立起受力与物体内部物理性质的内在联系的原理性质的认识，或仅是经验的认识，而不是抽象理论层次的“本质”的认识。这就是在牛顿力学在基础上变革的最重要的补充方面。这有指导实践的意义。

7.如此的建立个新的物理量及概念，可以看出，相对于以前的关于弱等效原理的表述来说，这已经是属性性质的认识了，以前的认识还是经验的认识层次。比如，说人在没有引力场空间（牛顿背景空间）里的加速上升的升降机里的“有重”的感觉，等效于站在地面上的有重的感觉。感觉毕竟是没有看到问题的本质。实质上是，此有重的感觉是由于人的身体内部会有“压强梯度”情况出现，才是感觉出有重的原因。这就是其真正的实质的原因。至于强等效原理，则是应该慎重认识的，因为没有经验事实基础（不能成为原理理论性质的理论原理，也许而仅可以于构造理论的性质贴点边）。而爱因斯坦的光在“横向”射入没有引力场空间背景情况下的加速上升的升降机里的弯曲路线的“思维实验”，实质仅是运动学里的“速度的合成问题”，没有物理意义。所以如此角度的等效的对应引力场，认为引力场内光线弯曲的原因是如此，是没有道理的。所以强等效原理应该是没有经验事实基础的。

五、新的原理性质的核心基本定律

当我把此物体的内部（有质量占据的空间）问题“抽象出来”，增加一个新的物理量后（与引力场强度物理量纲相同），就是说，在新的物体内部空间基本概念及物理量建立后。就有了建立新的牛顿力学原理性质的定律的条件了。于是，就在牛顿惯性与爱因斯坦前面的话基础上，建立了两个“统一”的原理公式（广义惯性力定律与广义惯性运动定律）。而且也做了习题解法的介绍。于是，爱因斯坦真正的改变牛顿力学基础（出发点）的目标与意义，应该说，就在我总结的原理公式那里得到了实现。详细的内容请看我后面列举的文章。此两个公式，不必要用复杂的数学工具，而仅用初等数学工具（矢量）就可以了，如此新的“定律”就可以直接进入中学的物理教材里。在此节，我做以下的补充说明。

1.此原理系统，仅是涉及到宏观物体（质量）与其占据的外部空间背景的物理关系。但是，由此，可以有一个新的观念，就是说，天体引力场系统应该仅是“主体与客体”的关系。主体提供引力场，而客体仅是作为“场的荷”意义。（原来的引力场内的物体的广义惯性力——重力是场强与质量的积的公式，已经是属于我的两个原理公式的“推论”性质了。）而原来认为牛顿引力公式里的两个物体（质量）之间直接存在“超距引力”的观念下来计算的思维模式，应该取消了。没有什么原来理解的二体与三体的引力问题了。这也是牛顿力学基础的很重要的变革方面之一。

2.新的原理性质的三个定律:a)广义惯性定律；b）广义惯性力定律（公式）；c）广义惯性运动定律（公式）里，就有了两个公式了。如此就可以用此公式，可以根据其中的物理量的特殊情况推论出牛顿力学里的其他公式，同时也包含了“等效原理”的本质含义。这个意义就是，原来牛顿力学的没有内在关系的物理意义的公式，统一在这两个公式里，就有了确切的物理意义。于是，目前的牛顿力学教材里的许多的“模糊不清”的物理含义，就应该消失了。标志了在牛顿力学的范畴内的对自然界的更深入的认识，牛顿力学开始进化为新的阶段了。

3.此原理系统没有涉及引力场产生的根源问题，在此仅是给定一个引力场空间；其次没有涉及引力场的结构等方面的描述（这是另外的相对独立的物理学范畴），以及物体在引力场内的运动轨迹状态的等问题，这可以依据此原理系统进行复杂数学工具的延伸描述。而引力场本身问题，是个独立的需要继续研究的科学领域。至于，由引力场角度，用于宇宙学方面，我不多发表看法，因为，抽象的理论性质的宇宙与实际的我们在哈勃望远镜里看到的宇宙，不是一回事。（实际的宇宙本身的物理认识，我们才刚刚开始感性认识性质，而且我们需要知道的还大多不知道）

4.问题严重的是，现在把引力场的产生原因仅是归结于大质量，实在还是牛顿的认识，重力场应该是整体天体在演化过程中产生出来的，不是质量自然具有的，这方面我在以前的文章里做了说明——也是很重要的有待继续证明与证实的结论。

5.对于我总结的广义惯性三定律里的第一定律的语言表述，可能许多人都不可“理解”。是因为其中用的小p或内ρ为零来说明其广义惯性运动状态。实在是抽象。但是，如果你用“失重”角度来理解，就非常的容易了。但是，作为一个原理，是不能用“感性”非科学语言来表述的。必须是客观的抽象的角度来表述。它的语言表述仅是对属性的含义的表述。如果要理解其含义，也很简单，用感性的角度，就是说，凡是“失重”时候的物体（包括我们身体自身）的运动状态，都是广义惯性运动状态。反之，亦然。

6.我还是要着重的申明，我们必须放弃已经形成的某些牛顿力学观念与思维定势。比如，说什么也不理解，物体在重力场中的下落趋势，是由于物体的广义惯性，是物体“本能”地要下落，而总觉得有个无形的外力造成的。这就是需要超越我们的感性认识，达到抽象的理性的认识。必须知道，在自然界里，还有由于某属性物体，在某情况下，是可以“主动”改变自己的运动状态及主动作用其他物体的。在牛顿力学里的势能概念，也可以说就是说该物体由于有“能”，可以主动改变自身的运动状态，从而也就是解释了重力状态与自由落体运动状态的原因，而不是引力。静止在引力场内的物体（重力状态），可以看做获得了引力场的“能”，而不是虚构的“外力”性质的引力。

7.还有一个最重要的思维范式的变革问题，就是目前的教材里，把正在公转的物体（非平动）的惯性离心力，当做了有一种物体的外力（无形的，没有作用来源的力，说不清，反而取消了离心力）在作用，实际上是物体本身惯性原因，反作用于“阻止”其离心的外力（向心力的具体方面），另外，有的人把此情况当做了外力性质的离心力的“势”来看待也是错误的思维范式；而已经正在离心了，那就不是由于惯性离心力的问题了，而是惯性运动状态了。以此为例，可以引申至其他同类方面的认识转变，包括原来的引力思维模式。

六、我的主要文章目录：

【1】马英卓，惯性力学与整体科学体系，《科学》（科学美国人中文版，2000年第七期）。

【2】马英卓，等效原理的对与错，《当代物理世界—物理论文集》网站。

【3】马英卓，万有引力失灵了吗？《当代物理世界—物理论文集》网站。

【4】马英卓，用惯性力学三定律解力学习题，《当代物理世界—物理论文集》网站。

【5】马英卓，研究物理的终极目的是属性，《当代物理世界—物理论文集》网站。

【6】马英卓，受力的问题内部到底发生了什么情况，《当代物理世界—物理论文集》网站。

【7】引力神话的根源—解释惯性力学三定律。《当代物理世界—物理论文集》网站。

注：用上面每篇文章的名称作为关键词，可以在任何的网络搜索引擎里搜索到。可以看到其中的内容。以上文章也可以用我的名字：《马英卓》，作为关键词，在网上可以搜索到。

七、最后的总结

1、牛顿力学变革后，也仅是关于物体的惯性（包括牛顿惯性与重性）的物理学科。或叫做惯性力学也可以。其中必须是有质量这个基本概念为标志。仅适用于宏观范畴。

2、牛顿力学里有个隐含的有物理性质的空间背景问题，而变革后，就有个两个背景空间前提：牛顿的各向同性空间背景与引力场空间背景。

3、在背景空间里，有个代表其空间背景的物理性质的参考系（坐标系），约定为基准参考系。所有惯性力学里的原理性质的公式，都必须在此基准参考系里有效，而其他非基准参考系里的公式变换回到基准参考系后才可以有确切的原理解释性质。

4、广义惯性力（包括牛顿惯性与重性——已经没有了虚构的引力与惯性力之说）是由于物体本身惯性的原因，对外力的直接反作用力。

5、牛顿的惯性运动状态概念已经变为只要是物体是“失重”（此失重的抽象说法是内部空间问题）的运动状态都是惯性运动状态。至于到底是什么运动状态，取决于物体所处的空间背景的特征。可以用新的定律来进行计算出其运动状态。

6、物体内部的有物理性质的空间，等同于引力场的很小的局部空间。可以直接的对应物体的具体形态的内部空间里“压强梯度”，可以作为此压强梯度产生的原因的说法，也可以间接地解释由于此压强梯度的具体物体内部的相应的物理变化现象。

7、此惯性力学（对牛顿力学的基础变革后的力学），仅是关于物体（质量）与其背景空间关系的问题，而对于背景空间本身的问题，不涉及，尤其是引力场背景空间本身的问题，不涉及。这个“本身”的问题，这是需要物理学继续研究的相对独立的范畴（比如熵空间与负熵空间的问题也涉及此“本身”问题）。

牛顿范文篇5

驳“牛顿第一运动定律”

(一)

伟人牛顿在“第一运动定律”中指出“一切体在不受任何外力的作用下，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.”然而我用鸡蛋和圆锥重做试验，结果却与其截然相反,这时不禁使我对“匀速直线运动”六个字产生怀疑和推想----地球在宇宙之中绕太阳不断地公转,它的运动则不是“匀速直线运动”.如果说地球在运动的时候受到了外力，是外力改变了它的运动方向，则此定律将不攻自破.因为在宇宙之中就有着外力的存在，那此不表明：一切物体（包括地球在内）皆受外力了吗？所以此定律中的“匀速直线运动”六个字不能成立。

(二)

在宇宙之中本无“静止”一说，所谓的“静止”是指两个物体相对而言的.在宇宙中绝对“静止”的物体是不存在的，因为整个宇宙都是在不断地运动(运动：包括宇宙收缩或宇宙膨胀两种观点。)的，所以此定律中的“静止”二字不成立.

(三)

在牛顿看来物体只有受到了外力，它的运动状态才会发生变化。岂不知他忽略了一点，在宇宙之中有许多物体自身也可以引发出力，同时它的运动状态也在时时的发生变化。再如地球，他好比就是一个大型的发动机，他把自身的内部能量转化为了动能（动能：也可称之为力。）从而驱动自身的转动；而后又由自转带动了公转；在转动的时候地球的表面又与气体相互摩擦，从而也产生了电和磁（磁：也可称之为引力。）等之类的许多物质。紧接上文通过地球和鸡蛋的转动，以及各种能量转换的结果，我们也可以推想：地球即使脱离了太阳系的轨道在不受任何外力的条件下，他的运动状态也绝不会是“匀速直线运动”状态，更不可能会是“静止”状态。

（四）

回首历史,在此定律中还有许的多疑点但均已无需细驳.大约在公元140年——1757年前后，在西方一直存有两种对立的学说：(1)托勒密的天动学说，（2）尼古拉•哥白尼的地动学说。与之恰巧的是牛顿的三大定律都是在此间阐明的。由于受到这两种不同学说的影响，他错误地将自己的“力学理念”和“运动规则”，都横架在了这两者之间。因而他又怎能从真实的宇宙中来了解到“运动”的变化呢？

（五）

今综合上述各点,驳“牛顿第一运动定律”不成立.

学生：周保安

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牛顿范文篇6

伟人牛顿在“第一运动定律”中指出“一切体在不受任何外力的作用下，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.”然而我用鸡蛋和圆锥重做试验，结果却与其截然相反,这时不禁使我对“匀速直线运动”六个字产生怀疑和推想----地球在宇宙之中绕太阳不断地公转,它的运动则不是“匀速直线运动”.如果说地球在运动的时候受到了外力，是外力改变了它的运动方向，则此定律将不攻自破.因为在宇宙之中就有着外力的存在，那此不表明：一切物体（包括地球在内）皆受外力了吗？所以此定律中的“匀速直线运动”六个字不能成立。

(二)

在宇宙之中本无“静止”一说，所谓的“静止”是指两个物体相对而言的.在宇宙中绝对“静止”的物体是不存在的，因为整个宇宙都是在不断地运动(运动：包括宇宙收缩或宇宙膨胀两种观点。)的，所以此定律中的“静止”二字不成立.

(三)

在牛顿看来物体只有受到了外力，它的运动状态才会发生变化。岂不知他忽略了一点，在宇宙之中有许多物体自身也可以引发出力，同时它的运动状态也在时时的发生变化。再如地球，他好比就是一个大型的发动机，他把自身的内部能量转化为了动能（动能：也可称之为力。）从而驱动自身的转动；而后又由自转带动了公转；在转动的时候地球的表面又与气体相互摩擦，从而也产生了电和磁（磁：也可称之为引力。）等之类的许多物质。紧接上文通过地球和鸡蛋的转动，以及各种能量转换的结果，我们也可以推想：地球即使脱离了太阳系的轨道在不受任何外力的条件下，他的运动状态也绝不会是“匀速直线运动”状态，更不可能会是“静止”状态。

（四）

回首历史,在此定律中还有许的多疑点但均已无需细驳.大约在公元140年——1757年前后，在西方一直存有两种对立的学说：(1)托勒密的天动学说，（2）尼古拉•哥白尼的地动学说。与之恰巧的是牛顿的三大定律都是在此间阐明的。由于受到这两种不同学说的影响，他错误地将自己的“力学理念”和“运动规则”，都横架在了这两者之间。因而他又怎能从真实的宇宙中来了解到“运动”的变化呢？

牛顿范文篇7

知识目标：

知道牛顿第一定律,常识性了解伽利略理想实验的推理过程.

能力目标：

1.通过斜面小车实验,培养学生的观察能力.

2.通过实验分析,初步培养学生科学的思维方法(分析、概括、推理).

情感目标：

1.通过科学史的简介,对学生进行严谨的科学态度教育.

2.通过伽利略的理想实验,给学生以科学方法论的教育.

教学建议

教材分析

教材首先通过回忆思考的形式提出问题：如果物体不受力，将会怎样？通过小车在不同表面运动的演示实验，使学生直观的看到物体运动距离与阻力大小的关系，为讲解伽利略的推理作准备。然后讲述伽利略的推理方法和通过推理得出的结论，再介绍迪卡儿对伽利略结论的补充，牛顿最后总结得出的牛顿第一定律。通过这些使学生了解定律的得出是建立在许多人研究的基础上的，正如牛顿所说：“如果说我所看的更远一点，那是因为站在巨人肩上的缘故”。最后指出牛顿第一定律不是实验定律，而是用科学推理的方法概括出来的，定律是否正确要通过实践来检验。给学生以科学方法论的教育。

本节课的重点是揭示物体不受力时的运动规律，即牛顿第一运动定律。

教法建议

1.学生学习牛顿第一定律的困难在于从生活经验中得到的一种被现象掩盖了本质的错误观念，认为物体的运动是力作用的结果。如推一个物体，它就动，不再推它时，它便静止。为使学生摆脱这种错误观念，首先要把运动和运动的变化区别开，树立从静到动和从动到静都是“运动状态改变”的概念，这是为了揭示力和运动的关系做的重要铺垫。其次，通过实验确立“力是改变运动状态的原因”的概念。再通过推理建立“不受力运动状态不变”的概念。

2.通过图9-1演示实验的比较、分析、综合、推理是本节课的核心，可对学生进行简单的科学推理方法的教育。在此演示实验中可通过设计不同的问题渗透研究方法。

3.本节课可按着人类对知识的认识顺序组织教学，让学生体会规律的认识过程，对学生进行学史教育。从亚里士多德的观点——伽利略的研究——笛卡尔的补充——牛顿的总结。

教学设计示例

牛顿第一定律

教学重点:通过对小车实验的分析比较得出牛顿第一定律。

教学难点:

1．明确“力是维持物体运动的原因”观点是错误的。

2．伽利略理想实验的推理过程

教学用具：斜面，小车，毛巾，棉布，玻璃板，微机,实物投影，大倍投电视。

教学过程

一、实验引入：批驳亚里士多德的观点

[演示1]在桌面上推动木块（或板擦）从静止开始慢慢向前运动，撤掉推力,木块立即停止。

分析:日常生活中也有许多类似的现象，（如推桌子）。这些现象从表面上看,“必须有力作用在物体上,才能使物体继续运动,没有力的作用,物体就要停下来.”即：板擦的运动需要推力去维持。于是,古希腊哲学家亚里士多德就根据这些现象总结出“物体的运动需要力去维持”。这种观点在历史上曾被沿用两千多年,但时沿用两千年是否就一定正确呢？也可能有人曾表示过怀疑或有人认为就是错误的,但没某能说服别人的理由。

[演示2]在桌面上推动木块（或板擦）从静止使之向前运动，用力推出,木块向前运动一段距离后停止。

分析：推力撤掉，还要向前运动，与亚里士多德的观点不符。

分析：木块:静止——运动——静止。两个过程中是否都有力存在？在这两个过程中力的作用是维持原来的运动状态还是改变运动状态？

二、讲授新课:

1.规律总结过程

方法1.教师引导

伽利略的贡献：理想实验

[演示]（通过实物投影仪把实验过程反映在大倍投电视上）

介绍器材

实验前提条件：每次实验都需从斜面上的同一高度下滑，为什么？

实验过程：让小球从同一斜面的同一位置滚下后分别在毛巾表面、棉布表面、玻璃表面上运动，每次记下小球停下时的位置。做标记的位置是什么位置？（停下来的位置）

实验纪录：

实验次数表面材料阻力大小滑行距离

1毛巾最大最短

2棉布较大较长

3玻璃较小长

推理想象光滑表面阻力为零无限长

实验分析：

三次实验，小车最终都静止，为什么？

三次实验，小车运动的距离不同，这说明什么问题？

小球运动距离的长短跟它受到的阻力有什么关系？

若使小车运动时受到的阻力进一步减小，小车运动的距离将变长还是变短？

根据上面的实验及推理的思想，还可以推理出什么结论？

推理：小球在光滑的阻力为零的表面，将会怎样运动？

实验结论：通过伽利略的实验和科学推理得出“运动的物体，如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去。”即作匀速运动。

[微机模拟实验]:简介伽利略理想实验

迪卡儿的补充

如果运动物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不变，将沿原来的方向匀速运动下去。

牛顿的成果：补充与概括

师:物体除了运动的以外,还有静止的。那么，静止的物体在没有受到外力作用时，保持什么状态呢？（牛顿补充：将保持静止状态）

师（引导学生概括）:我们现在已经有了伽利略的研究成果,又有了迪卡儿和牛顿的补充,把两者进行一下概括：一切物体在没有受到外力作用时，将如何呢？（对概括出来大致意思的同学给予鼓励）

介绍：牛顿抓住时机,概括总结得出著名的牛顿第一运动定律

方法2：学生探究式学习

针对基础较好的学生，可以由学生在老师的指导下自己完成斜面小车实验，根据现象学生分组讨论,明确亚里士多德的观点的问题根源．由学生互相补充确定实验结论。

2.定律分析

定律成立条件：不受外力作用

运动规律：总保持匀速直线运动状态或静止状态。

师（回应课题引入实验）：回想我们最开始的实验，有推力板擦运动,撤去推力板擦停下来，从表面现象上得到的结论运动需要力维持是错误的，但这种现象是千真万确摆在我们面前的，我们如何用牛一的观点正确的解释这个现象呢?

三、巩固练习

1．一物体放在桌上静止,假若某瞬间撤掉所有的外力,物体将怎么样?

2．对于牛顿第一定律的看法，下列观点正确的是()

A．验证牛顿第一定律的实验可以做出来，所以惯性定律是正确的

B．验证牛顿第一定律的实验做不出来，所以惯性定律不能肯定是正确的

C．验证牛顿第一定律的实验做不出来，但可以经过在事实基础上，进一步科学推理得出惯性定律

D．验证牛顿第一定律的实验虽然现在做不出来，但总有一天可以用实验来验证。

四、小结

人们对物体的运动规律的认识是经历了漫长的时间的。物体在不受力时的运动规律，它是经过亚里士多德对人们近两千年的思想束缚，伽利略的科学推理，才最终由牛顿总结出来的。牛一的重要贡献是：1）力不是维持物体运动的原因，2）力是改变物体运动状态的原因。

五、作业:阅读本节教材

【活动流程】

制订实验方案；准备器材；实验并记录现象，分析材料并得出一些结论；与老师所做实验比较优缺点；与其他组交流。

【备注】

1、要有完整的过程记录。

2、和其他成员交流。

探究活动

牛顿力学的建立

【组织形式】个人或自由结组

【活动目的】

牛顿力学的建立不是牛顿一个人的功劳，而是许多科学家努力研究的最终结果，查阅资料了解牛顿力学的建立过程，及牛顿力学的体系。

【活动流程】

制订查阅和查找方式；收集相关的材料；分析材料并得出一些结论；写出论文；与其他组交流。

【备注】

1、网上查找的资料要有学习的过程记录。

2、和其他成员交流。

斜面小车实验的再研究

【组织形式】个人或自由结组

牛顿范文篇8

关键词：自然观、方法论、惯性

一、关于历史与内容

课本上将这一节（1）的内容分成两个部分，即将牛顿第一定律的内容与建立牛顿第一定律的历史区分开来。作者的这一增加学生的科学历史观的企图无疑是正确的：“作为思想形式的自然科学，存在于且早已存在于一个历史的连贯性中，并且为了自身的存在，它依赖于历史思想……一个人除非理解历史，否则他就不能理解自然科学（2）”。可是,另一方面，在作者看来,这样一种对课本内容的划分是有疑问的。最起码的是，这种划分把牛顿第一定律当成一个不变的、终结性的东西。对牛顿之前，讲了从亚里士多德以来的两千年的历史，而对牛顿之后却什么也不讲，这就使学生对牛顿第一定律的领悟有一种僵化的感觉。作者认为，在牛顿第一定律的历史与内容的关系中至少要考虑到下面两个问题。

第一，课本上引述了一段亚里士多德的话：“必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来。”对于这样的一种写作方式与引述的这样一段内容，作者不敢苟同。从写作方式上而言，作者认为，我们应当对在人类历史长河中有卓越贡献的人物的论述是肯定性的。要是在教科书中纯粹来论述否定性的人物或否定性的结论的话，那何必要用亚里士多德来开刀呢，人类历史长河中这类人物简直是多得不计其数。或许，这种陈述方式是来自于思想界的习惯。真像黑格尔所说（3）：“亚里士多德乃是从来最多才最渊博（最深刻）的科学天才之一，——他是一个在历史上无与论比的人……虽然他许多世纪以来乃是一切哲学的教师,但却从没有一个哲学家曾被完全没有思想的传统这样多地歪曲过,这些关于他的哲学的传统的说法,过去一直被保持着,到今天情形还是如此。人们把与他的哲学完全相反的观点归之于他。柏拉图的著作被广泛地阅读，亚里士多德则直到最近几乎还未被认识，所流行的乃是关于他的一些最错误的偏见。”

从内容上而言，事实上，课本上引述的亚里士多德的话，同亚里士多德关于力和运动关系的论述是有出入的。关于这一个问题，由于太过于复杂，作者将另文论述，只是在这里需要指出：亚里士多德关于力与运动方面所论述的原义和这里大相径庭；我们应当在古希腊哲学的背景中去领会亚里士多德关于力与运动关系的论述；或者可以更直截了当地说，亚里士多德根本没有讲过引文中的话！（4）

仍然，我们通常认为经典力学起源于人们对于亚里士多德物理学的批判。但从历史的观点来看，经典力学毫无疑问与亚里士多德物理学及中世纪物理学有着紧密的关系。因而，我们不能用非此即彼的态度来给真实而复杂的历史下一个粗暴而简单的结论。

另外一点需要特别指出的是，根据作者的研究，由于牛顿第一定律与牛顿第二定律有本质的区别（5）。与牛顿第一定律的发展有历史渊源的亚里士多德物理学中的内容不是力与运动的关系（事实上这是与牛顿第二定律的发展有历史渊源的），而是亚里士多德关于“天然运动”（6）与“天然处所”的观点。当然，这一点对一般的读者来说可能太为难了，但作者有责任指出这一点。事实上，我们从牛顿所列举（7）的关于牛顿第一定律的例子中就可看到这一踪迹。

第二，惯性定律是人类理性在两千多年的历史长河中发展的产物，它不仅在牛顿之前经历了曲折的发展历程，在牛顿之后也有了很大的发展。在这里特别一提的是爱因斯坦与诺特尔对惯性定律的发展所作出的创造性工作。特别是爱因斯坦在创建了广义相对论以后，使得惯性定律变得更有包容性：“物理学定律比牛顿所想象的情况简单得多。我们不需要对偏离惯性定律的情况作出解释。因为根本不存在偏离惯性定律的情况，所有运动都是惯性运动，所有物体完全沿着时空的自然等直线运动。这些等直线的形状则取决于对这些等直线进行观测所处的参照系。在惯性参照系中，等直线碰巧是直线。在其他参照系中等值线为曲线。在惯性参照系与其他参照系之间不存在任何实质的区别，也没有物理学上的区别，而只有几何学上的区别。在所有参照系中物理定律都有一样，而且所有运动都是惯性运动。”（8）

爱因斯坦将惯性定律表达成：“一个质点离开其他一切质点都足够远时，它的加速度的各个分量就消失了。”（9）显然，这种我们看起来比较特殊的表达方式受到了卡尔·皮尔逊的极大影响：“第一定律被视为相当于这样的陈述：周围环境决定加速度——没有其他粒子存在就没有加速度。”（10）在这里，皮尔逊敏锐地捕捉到了惯性的由周围环境的决定性，为二十世纪初诺特尔的证明作了思想上的准备。

因而，我们在讲述惯性定律时，必须思考这样一个问题：我们应当怎样来把握惯性定律的度？作者认为，爱因斯坦的相对论意义下的惯性观，已远超出了中学物理学的范围，但诺特尔关于时间均匀性与空间对称性的观点却是必须向学生讲授的。因为从时空的性质来论述、讲解惯性，使学生接触到了关于惯性的更本质的东西。同时根据作者的实践，学生也是可以接受的。

二、关于自然观与方法论

课本上对牛顿第一定律及其它内容的陈述主要是结论性的。其次，是对伽利略的方法论作了简要介绍，而对于与方法论有重大关系的自然观却只字未提。可是，无论是在欧洲的思想史上还是在欧洲的科学史上，自然的观念始终是一个焦点，也始终是一个热烈和持久的被反思的课题。而以自然的观念为基础的自然科学也随之被赋予了新的面貌（11）：牛顿第一定律的历史，正首先是一个对自然观念变更与进化的佐证。也正是人类首先在自然的观念上起了变化，才导致了对自然研究方法的不同，从而也得到了不同形式的结论。爱因斯坦在谈到广义相对论的创立过程时就非常明白地表明了这一点。（12）从另外一层意义上来说，自然观无论是对科学定律的建立还是对学生科学素养的提高都起着十分重要的作用。因而，作者认为很有必要在讲述牛顿第一定律的历史时加入非常具有代表性的三位思想者的自然观，从而使学生的思维也越靠近历史的真面目。

素质教育的目标是找寻人类智慧之根，是使人的认识返朴归真。可是对于牛顿以前的科学家却由于我们知之堪少，只能记得他们的个别结论了，对于他们的方法论只是一知半解，而对于他们的自然观则几乎毫无感觉了。但是，在科学创造中，自然观念总是起着先导的作用，他决定着科学创造的方向与内容。

由上述所论述的观点，作者对现行课本中牛顿第一定律的教学内容进行了适当的调整。现将作者的具体讲课提纲列于下面：

1、亚里士多德（Aristotle前384-322古希腊自然哲学家和思想家）

（1）自然观：自然界是一个自我运动着的事物的世界，展现在自然界中的变化和结构是按逻辑关系相互联系的，变化的最后结局是循环。a、提出了关于自然变化原因的“四因说”：形式因、质料因、动力因、目的因b、在运动的形式方面将天和地区分开来

（2）方法论：观察现象、归纳得出解释性原理、演绎出关于现象的陈述

（3）结论：天体的运动是“天然运动”；地面上的物体有个“天然处所”

（4）贡献：开辟了探索自然界奥秘的一条新路——观察

2、伽利略（GalilaoGalilei1564-1642意大利物理学家）

(1)自然观：大自然是和谐的，自然的真理存在于数学的事实中，自然中真实的和可理解的是那些可测量并且是定量的东西

(2)方法论：观察提问、合理假设、数学变换、实验验证

(3)结论：当一个物体在一个无限延伸的水平面上运动时，假如它没有遇到任何阻碍的话，……它的运动将永远以不变的速度继续下去

(4)贡献：提出了新的研究方法——数学变换和科学实验

3、牛顿（Newton1642-1727英国科学家）

(1)自然观：自然界是真实的、客观的、是由各种实在的粒子所组成；自然界的结构是简单的、和谐的、各种运动是有规律的，并且这些规律应该建立在观察和实验之上；物理世界是一个因果性的完整体系

(2)方法论：分析与综合，强调论证要用实验验证

(3)结论：一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止

a、“一切物体”是指地下物体与天上物体

b、惯性：使物体保持原来的静止或匀速直线运动状态的性质

一切物体都有惯性

c、惯性是宇宙的时间均匀性与空间对称性的结果

d、牛顿第一定律是关于自然之美的定律

（4）贡献：我不知道别人是怎么看我的，我觉得自己就像是一个在海滨玩耍的孩子，不时地拾到了一些光滑而美丽的贝壳，而真理的大海离我还很远。如果我有什么贡献的话，那是因为我站在巨人的肩膀上。

4、牛顿之后

（1）爱因斯坦的“相对论”揭示了空间与时间是有联系的1905

（2）“量子力学”的发展表明，基本粒子的性质与对称性有极大关系1927

（3）扬振宁、李政道提出了“宇称不守恒”，吴健雄用实验验证了这一理论1956-1957

在此，作者对上述提纲作两点简要的说明。第一，在提纲中特别指出了，一切物体是指地下与天上物体。因为作者感到这一点非常重要。牛顿第一定律中所包含的这几个字的含义正是表明了由哥白尼所阐述的新天文学理论的绝对胜利，也表示了任何一种对地下与天上物体之间作任何质的区别的否定。同时，我们也看到这一结果的得来花了多大的代价——布鲁诺为此被烧死在火刑柱上。（13）而作者在长期的教学实践中看到的情况是，有不少教师将“一切物体”解释成是气态、液态、固态等情形。第二，提纲中将惯性看成是时间均匀性与空间对称性的结果。这似乎是远离了学生的想象力，不好讲。对此，作者在实践中用了这样一个逻辑过程，供大家参考：既然一切物体均有惯性，那么，惯性就是一切物体的性质，而一切物体是用什么观念来表示的呢？当然是宇宙，那么，宇宙又是什么呢？就是时间与空间。作者的体会是，学生根据高一地理课本上的知识是可以领会的。

三、关于阅读材料

课本上有一个标题为《爱因斯坦谈伽利略的贡献》的阅读材料。作者的问题是：这篇材料放在这里是否恰当？首先，这一章的内容是牛顿运动定律，牛顿的贡献才是学生首要了解的内容。并且，在前一章的阅读材料《伽利略对自由落体运动的研究》（14）中已经对伽利略科学研究的方法作了比较完整的介绍，似乎没有必要在这里再对伽利略的贡献进行笼统的说明。作者在实际的教学实践中用了一段教师教学用书（15）上关于牛顿生平的资料作为学生的阅读材料，这一段材料间要、明白、清楚，学生对它的反应良好。而且，这样的做法也同时弥补了在课堂教学中讲述牛顿贡献上的不足。公务员之家

另外，《物理学的进化》这本书主要是出自英费尔德的手笔，爱因斯坦只是列出了一个关于本书的写作大纲。因而，这本书的文字并不严格地等于爱因斯坦的思想。爱因斯坦写本书的目的主要是为了解决英费尔德的生活问题。因而我们并不能把这一本书看作是一本严谨的科学著作，它只是一本一般性的科普读物。而在文章的最后，用“毁灭直觉的观点而用新的观点来代替它”作为对伽利略的发现的重大意义的评价是否妥当？对于爱因斯坦来说，由于他是一个深信物理概念是人的思维自由创造（16）的理论物理学家，因而他论述伽利略贡献的视角就会同历史学家的视角不一样。事实上，伽利略是如此丰富的一个天才。我们完全可能从他的详细观察力、深刻的直觉把握力、娴熟的数学技巧、精湛的实验技能的任何一个方面来谈论他对科学的贡献。况且，爱因斯坦在不同的阶段、不同的场合对伽利略贡献的论述也是有区别的：“纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于经验世界的知识；一切关于实在的知识，都是从经验开始，又终结于经验。用纯粹逻辑方法所得到的命题，对于实在来说是完全空洞的。由于伽利略看到了这一点。尤其是由于他向科学界谆谆不倦地教导这一点。他才成为一代物理之父——事实上也成为整个近代科学之父”。（17）“常听人说，伽利略之所以成为近代科学之父，是由于他以经验的，实验的方法来代替思辨的、演绎的方法。但我认为，这种理解是经不起严格审查的。任何一种经验方法都有其思辨概念和思辨体系；而且任何一种思辨思维，它的概念经过比较仔细的考察之后，都会显露出它们所由产生的经验材料。把经验的态度同演绎的态度截然对立起来，那是错误的，而且也不代表伽利略的思想。”（18）当然，作者在这一篇文章不是为了研究伽利略的贡献问题，只是想表明，《物理学的进化》中的这一片段放在这里当作阅读材料的不恰当性。

再次，在这段引文中出现了“直觉”这个概念。可是，什么是“直觉”？也许这对于任何一个人来说都是一个很难回答的问题。并且，作为与直接观察结果相对应的直觉及直觉的观点也是有重大区分的。对此，不要说对于高一的学生，就是许多教师可能也很难把握。因而，很难说这篇阅读材料会给学生留下怎样的印象。作者的多虑之处是：我们不能由于与爱因斯坦有关的这一段文字而把直觉打入死胡同。因为正如拉格朗日所认为的那样（19）：伽利略在力学方面从经常看到的现象中发现规律是有超凡的天才的。伽利略的这种天才难道与他的直觉毫无关系吗？事实上，“我们所认识的，都是同时凭直觉和推论获得的，即通过感觉和知性相结合的使用而获得的。”（20）“科学的发展有时不是靠逻辑的思维和推理，而是一种理性的直觉。逻辑是证明的工具，理性直觉是发现的工具。（21）”杨振宁也说过：“我曾对中国科技大学的同学们提出过‘三P’：Perception，Persistence，Power，意思是：直觉，坚持，力量。要有科学的直觉意识去创造，用坚持不懈的努力去奋斗，以扎实的知识力量去克服困难。（22）”直觉是人对存在的一种最基本的表象能力，它是人的意识基础中一个不可分割的内核，它也与人的判断力有关：“直觉的最奇妙的?因而我们不能简单地说直觉是对的还是错的。并且教育的目的何不是为了使学生最终获得一种良好的与直觉有关的综合判断力呢？

四、关于习题

课本上对这一节的内容安排了五个习题。可是，在作者看来（24），这五个题目中只有第一个是从不太严格的意义上来说是可做的，而其余四个均是不恰当的。其中第二题、第三题中的c.小题及第四题是属于非惯性系中的动力学问题。其实，我们从课本上第三章第八节《惯性系和非惯性系》这一内容后面习题的缺乏就可以看出作者在处理这一内容上的贫乏与混乱性。而第三题中的a.和b.小题则是关于牛顿第二定律的应用题，也就是说只能用牛顿第二定律而不能用牛顿第一定律来解释。第三题中的d.小题则应当放在第五章第二节《运动的合成和分解》里面。至于第五题，则是一个文不对题的题目，作者已经非常明确地指出了这一点。为此，作者在具体的课堂教学实践中设计了下面几个习题。结果表明，学生的接受性较好。

1．用亚里士多德的四因说解释你认为感兴趣的一件事

2．关于伽利略的理想实验，下列说法中正确的是（）

A．只要接触面相当光滑，物体在水平面上就能匀速运动下去

B．这个实验实际上是永远无法做到的

C．利用气垫导轨，就能使实验成功

D．是想象中的实验，建立在大自然是和谐的观点之上

3．你认为如果时间不均匀，空间不对称，则这个世界将是一个怎样的情形？

4．下列关于惯性的说法中，正确的是

A．不用力踏自行车，自行车会渐渐停下，所以惯性就逐渐消失

B．惯性与物体质量的大小无关，与物体是否运动无关。与物体速度是否变化无关

C．当物体处于静止状态或做匀速直线运动时，表现出了惯性

D.当物体做变速运动时，没有表现出惯性，因而此时惯性不存在

参考文献：

（1）全日制普通高级中学教科书（试验修订本·必修）物理第一册，人民教育出版社，2000，3，2版，45。

（2）[英]罗宾·柯林伍德。自然的观念。华夏出版社，1999，1，2版，195。

（3）〔德〕黑格尔。哲学史讲演录，第二卷。商务印书馆出版，1996，6，1版，269。

（4）苗力田主编，亚里士多德全集，第二卷《物理学》。中国人民大学出版社，1991，11，1版。

（5）邹荣。质量是物体惯性大小的量度吗？新世纪教育文集。中国广播电视出版社，2000，11，1版，454。

（6）同（2），112。

（7）〔英〕伊萨克·牛顿。自然哲学之数学原理。陕西人民出版社，2001，1，1版,18。

（8）罗杰·S·琼斯。普通人的物理世界。江苏人民出版社，1998，5，1版，56。

牛顿范文篇9

一、惯性力学

严格说来：牛顿第三定律(互为作用力定律)应该是力学"体系"定律，是在各种作用方式力以及各种属性力之间建立关系的定律；去掉牛顿第三定律后的广义力学核心四定律（见[2]文），应该称为"惯性力学"核心三定律（以下简称"惯三律"）。"广义"是相对牛顿力学及牛顿惯性而言的。之所以还保留"广义惯性"一词，也是因为只有惯三律被大多数人接受后，才会完成它的历史使命，再改变为"惯性"一词。牛顿第一第二定律（以下简称牛二律）是惯三律的物体外部空间在ρ均匀空间情况下的定律，是其推论，不再是惯性力学的核心公设性质的命题。

（一）广义惯性使牛顿力学进化

爱因斯坦独具慧眼，从司空见惯的现象中及自由落体运动与质量因素无关的经验事实，总结出了等效原理，且明确与准确地说：物体的同一性质按照不同的处境或表现为"惯性"，或表现为"重性"（[3]第55页）。这个同一性就是广义惯性，这个处境就是空间。牛顿第二定律实质是其第一定律涵义的数学表达式。所以，广义惯性的发现，其革命意义是指动摇了牛顿第一定律的核心地位。广义惯性包含了牛顿惯性，所以，又是其进化。同时，也说明了需要建立一个取代牛二律的进化性质的核心命题系统的新力学理论。广义惯性又引出了两种空间及其区别的新问题。这个新问题困扰了爱因斯坦的一生，走了一大圈"弯"路后，在他晚年时，才看到了解决这个问题的曙光--物体具有空间的广延性（[3]第十五版说明），由此"广延性"再往前走一步，就是[2]文说的ρ空间及其区别的标志是其梯度值的有否。这说明还需要一个新的涉及空间的基本概念及与其相对应的原来等效原理所没有涉及到的新的经验事实：物体质量部分的压强梯度现象（注：在固态的具体物体内部，此"压强梯度"表现为"胁强"），也就是爱因斯坦的物体的空间广延性的具体体现。同时也引出了物体的非刚性及其具有内部空间结构的抽象性质（[4]第六章）。于是，"万事俱备"，只欠建立一个新的核心命题系统了。可以说，惯三律就是这个系统。广义惯性是由于把"重性"也归于同牛顿惯性一样的物体属性，所以，其革命意义也主要体现在"重力"方面。"引力"是对重力本质的错误认识。广义惯性与场概念把原来引力中的两个平权的物体分离开来：一个是仅表现广义惯性的一般（非整体）物体；另一个是具有产生重力场的特殊性的中心物体。一般物体与中心物体之间已经没有"力"的关系了。但通过重力场（原来引力场与自转惯性离心力合成的重力场涵义需要改变）有"能"的关系（见此文的"ρ空间与能"一节）。到此为止，广义惯性已经完成了其逻辑任务，即取消了引力及导出了中心物体的特殊性（当然也具有广义惯性的一般性）。这个特殊性的中心物体就是整体天体。于是，广义惯性与整体天体就构成了理论的内部逻辑性（也就是"自圆其说"）。广义惯性取消了惯性质量与引力质量的区别。当然，更没有质量的第三个属性--产生引力场。说重力场是特殊的ρ空间，也有其对应的经验事实，即具有重力场的质量部分的天体，一般都具有密度及压强（也有温度及磁场因素）与中心距离近似反比分布（中聚度）的现象。同时，其现象也表明了这个天体（中心物体）的特殊性。中聚度现象已经是整体性的一种体现。

（二）再看牛顿力学

为什么人们回避牛顿第二定律中的"力"（外力）的反作用力就是物体的惯性力的道理呢？就是因为把重力也当作外力（引力）时，物体本身没有反作用力--惯性力（重力加速度与物体质量的大小无关），这正是牛顿力学理论内部的不能"自圆其说"的地方，这也正是爱因斯坦所注意的地方。为了回避这矛盾性（无意识的），不得不让其"外力"担当"广义"的力的重任。"力是物体加速运动的原因"这一没有条件限制的观念，是牛顿力学最主要的思维定势。不管是相对的加速运动还是"绝对"的加速运动，人们都在头脑中马上反映出来要乘上物体的质量，使力成为其运动的原因。于是，其直接错误后果就是把非牛顿惯性系内或重力场内的物体"自由"或有阻力的"不自由"的加速运动，也当作有外力（不包括阻力）正在作用之。之所以把非牛顿惯性系中的外力惯性力叫做虚构力，是说明牛顿力学中还有第二个观念："力是物体对物体的直接作用"--这是作用方式力，但有的教材除了摩擦力外，把作用方式力几乎都归结于弹性力则是错误的。又从这第二个观念来看其外力惯性力时，真的不存在另一个物体来表现之，只得权宜称为虚构力。当把重力也当作外力时，发现确实有另一个物体（中心物体）与之对应，这可是"真实"的外力了。麻烦又出现了，这个引力是超距作用性质的力，从作用方式力的观念角度来看时，又难理解了。为了让引力回复到可理解的直接作用性，又引起了从牛顿时代起至今的许多人去虚构在两个超距的物体之间飞来飞去的各种"微粒子"，以此物来担当引力成为直接作用性的重任。引力本来也是虚构力，还要为这虚构的"东西"再虚构一些东西，麻烦可就大了。因为凡是具有质量的物体都具有广义惯性，也可以说是"万有"惯性。之所以惯性力学在力学体系中占有主要及重要的地位，而其他属性（如弹性与磁性等）力学占次要地位，且以"惯性力"作为力的物理单位，也是由于其"万有"的原因。但作为表现广义惯性力的重力的空间（重力场）及场源物体（整体天体）可不"万有"。这两个角度分不开，还会认为重力（引力）"万有"，这又会回到为什么会超距作用的难理解的怪圈。广义惯性使探索"引力作用机制"的研究方向成为毫无意义的方向，是徒劳无功的方向，因为引力本身是由牛二律的局限性而派生出来的虚构的力。

（三）再看广义相对论

爱因斯坦特有的知识结构（马赫哲学、狭义相对论、四维时空、光、场及黎曼几何），决定了他走上了一条充满荆棘的理论之路。马赫的功绩是看到了牛顿力学体系中有一个缺陷，就是物体的运动状态依参考系的不同而有所不同，于是，作为判断牛顿惯性运动的前提也就成为不确定的了（相对性）。不得已，马赫把现象世界的远处的恒星当作其绝对参考系了。马赫的错误就是把牛顿惯性定律中的物体的属性（保持性）与其运动状态问题混在一起了。爱因斯坦受马赫哲学的启发，又发现了等效原理，但同时又继承了马赫的错误。被夸大为改变人们时空观念意义的四维时空，只不过是用"运动"（还是光运动）角度来规定空间的一种方法。规定有结构的空间可有各种方法，其各种方法是平权的。用什么方法来规定空间则取决于理论与实践的需要。如果去掉了"光速"的弯曲时空还有力学意义的话，与牛顿引力定律正是互为补充的关系本体性的场的描述：一个是以广义惯性"运动"的角度的描述；一个是以广义惯性"力"的角度的描述。而牛顿引力势所包含的空间意义，正是中心结构的ρ非均匀空间（重力场）的经验性的描述。终究是"描述"，都不能代替核心命题性质的"表述"。没有明确的命题表述，其描述也就没有明确的理解前提。惯三律与广义相对论都以等效原理为其经验基础。只不过爱因斯坦又走上了光速的等效原理之路。而光速的等效原理是由"思维"实验得来的，且唯一能验证其理论的星光在太阳附近偏转现象，爱因斯坦在具体计算其偏转角度时，实际上是"非常谨慎地用惠更斯原理"（[5]第23页）。而惯三律所依据的"低速"等效原理，连幼儿园里的儿童都可以感觉到坐滑梯时的加速度与坐汽车时的汽车加速度的区别，因其身体内有胁强的有否或大小之区别。战斗机飞行员已经体验了低速等效原理的所有内涵。所以，任何脱离与回避"低速"等效原理的力学理论，肯定是不会成功的理论，因为其现象普遍存在于客观世界，且与力学密切相关。爱因斯坦之所以对"光"情有独钟，也许是无意识的回避其理论中的一个内在矛盾："产生"引力场的中心质量（中心物体）必须很大，而体现弯曲时空（引力场）作用的物体必须很小且产生与不产生引力场无关紧要，这与引力中的两个平权的物体涵义是矛盾的。而"光子"正好是最小的物体，也就回避了这个矛盾。只有"整体天体才产生重力场"的结论，才可以解决这个矛盾。

引力波、黑洞与四种相互作用力的统一的课题，来源于爱因斯坦。引力已经不存在了，当然"引力"波也不存在了；如果重力场有边界，重力场就与电磁场不同，当然引力"波"也不存在了。如果以光线在重力场中弯曲的角度而导出的"黑洞"，黑洞不存在，因为光线在重力场中弯曲的原理不是由于"引力"；如果是由于"弯曲时空"原理而导出的"黑洞"，黑洞也不存在，因为本来弯曲时空是由光线的弯曲（光子的广义惯性运动）而规定出来的，反过来又认为光线的弯曲是由弯曲时空所造成的，这是什么逻辑？如果光线在重力场中有红移效应，那么，由此原理而导出的黑洞，黑洞有可能存在。引力都不存在了，也就无所谓四种相互作用力的统一的问题。目前的"大统一理论"仅剩下"引力"没有被统一进去，也正说明了这个问题。

二、ρ空间概念

（一）场

电磁波的发现，为物理学带来了场概念。仅作为数学意义的场，是具有结构的空间，而作为物理学意义的场，当然是具有物理意义的且具有结构的空间了。从逻辑学角度，由于场具有不依赖负荷者的存在与否的性质，所以，场是本体概念（不一定是物理学中的实体才叫本体）。场作为非质量因素的"物体"，没有力学中质量的物体的作用特征。场的作用性是：某种物理性的场使其场内的物体能够表现出相应的自身属性。"力场"是使其场内物体在体现其自身属性时，其物体对其他物体的力作用，而不是场本身在对物体有力的作用。重力场的作用涵义就是在物体相对场（参考物为中心物体）的平动状态或非"自由"加速运动状态情况下，该物体对其它物体的广义惯性力的作用。原来力的作用观的主动作用"力"与被动作用（物体）的关系是绝对的（虽然还说是相互的），而场的作用观则是场内物体由于自身属性对场有主动反映。这两种作用观是不相容的（[6]第92页）。"引力场"概念本身就是这个"不相容"的混合体，从而造成了理论思维的混乱。没有这两种作用观及本体性场与关系本体性场的区别认识，则其理论思维是混乱的。只有本体性的场，才能逻辑定义关系本体性的场，才能有清晰的认识。

对场本身不宜过多深究。之所以对场感觉玄，还要深究，其原因往往也是由于总想回到力作用观的理解下才觉得"塌实"的一种心理趋向。只要能测量及描述之就够了。重要的是，要深究场源物体产生场的物理机制与对场有反映的物体的物理属性及其物体在场内怎样表现其属性的内容。麦克斯韦方程、无线电台与收音机这三要素，就已经意味着深究了该特殊电磁场的所有方面。

(二)ρ空间与能

ρ场与势场都是标量场（本体性），是说明ρ场概念的内涵中还有"势"涵义。也就是说，物体与中心物体通过重力场有"能"的关系。在天文学领域，许多人在运用引力定律时，已经以中心天体为势场中心的角度来计算了。从熵的角度（不是狭义的热力学中的熵，而是耗散结构理论中的熵）：ρ均匀空间（原来称为欧氏空间、牛顿绝对空间与平直时空）则是能量为零的熵空间；ρ非均匀空间是具有能量的负熵空间。也可以说，广义惯性就是物体通过某种运动状态来保持或主动改变某种运动状态来达到其内部熵状态的一种属性。所以，用熵与负熵角度来区别由广义惯性引出的两种空间，才是其区别的本质。通常说质量（仅指宏观物体质量）也具有能量，其真正的涵义应该是物体内部的负熵能量，质量是其负熵能量的"和"。物体内部的负熵状态，除了静止在重力场中的情况外，一般都是随机的及暂时的。而作为"恒定"的重力场（包括质量部分的整体天体）这一中心结构的负熵空间，正是有序结构空间，也正是整体性空间。当把重力场这一特殊的空间变为具有负熵意义的空间时，其内容将要与物理学分道扬镳了。物体内部负熵空间的产生原因，来自其外力或自身的动能或其外部负熵空间。而不能化为物体内部空间的重力场，其产生及维持的原因则是未知的。但整体天体产生重力场这一经验命题，毕竟大大地缩小了寻求其原因的范围。而"引力"的认识，反而以为不存在其原因了。在这里要强调一下，ρ场仅是力学中的抽象概念，ρ场包含物体内部的空间及重力场，重力场是特殊的ρ场。

(三)作为基本概念的ρ空间

为什么ρ空间姗姗来迟呢？就是由于从经验层次的现象（已经归纳的现象）再变为抽象层次的基本概念的过程，是人们最不习惯的过程，总不容易摆脱"具象"。之所以不习惯，其原因之一也是因为人们先有了原来理论的抽象及已经习惯了的思维方式，即使有了"具象"也看不到其抽象意义。而由抽象变为"具象"的过程，那可容易多了，但也往往"具象"出来客观世界不存在的东西。

从逻辑学角度，基本概念是不能被其它概念来定义的概念，其内涵具有一定的模糊性。ρ空间也是如此，只能用"感觉"到的物体质量部分的压强梯度现象来说明之，但又不是压强梯度本身。"真空"是具象空间，真空里照样存在"重力场"的ρ梯度值的有否，可用具象的压强梯度来检验之。但不能认为真空是ρ均匀空间。ρ空间与压强梯度的关系可类比铁粉末直观表现磁场结构的关系。摆脱不了具象，不能变为一个基本概念，也是爱因斯坦的"一无所有"的空间怎能分出两种空间的困惑原因之一，而用"运动"规定出来的弯曲时空又不能区分出是表述了物体的广义惯性还是表述了场的属性。特别强调的是：物体内部空间只能指物体质量部分所占据的空间，也是爱因斯坦晚年醒悟的"物体具有空间广延性"的涵义；而重力场空间不仅包含质量部分（整体天体）的空间，也包含没有质量部分的空间。这样就避免了变为"一无所有"的无边界的抽象参考系而带来的"相对"不清的问题。总的说来，ρ空间仅在数学形式上是标量场（其梯度为矢量场），但在物理意义上，则包含了表述广义惯性、可变为物体内部空间及重力场的本体性场、势、能、熵与质量部分的压强梯度等涵义。

三、惯性力学及其例题

在中学教材中，加速度可直接用一个字母来表示。ρ梯度与加速度一样，也可直接用一个字母来表示，设定其字母为P，其物理单位名称为"坦"。为了遵从现在教科书的习惯，力的物理单位仍用"牛顿"。那么，广义惯性力定律需要乘上量纲系数k，运动定律需要乘上k的倒数。在计算习题时，可设量纲系数为1。物体内外空间的ρ梯度，以下简称内P与外P。惯三律可以改写为以下形式：

①广义惯性定律：物体总保持其内部的ρ均匀空间时的运动状态。

②广义惯性力定律：F=kmP内

③广义惯性运动定律：P外－P内=1/k×a

惯三律的运动定律：其三个矢量在同一条直线上，并且方向相同；如有一矢量方向相反，则变正负符号；如有一矢量不在其直线上，依习题具体情况有时可用矢量分解的角度化为其直线上的矢量。值得注意的是，P矢量的垂直方向，该P矢量为零。特别值得注意的是，由于设量纲系数为1，绝对值a有物理意义的双重性，有时表示P值，有时又表示物体的加速度值。原来牛顿力学中也隐含这双重性，但没有P物理量之前，其物理涵义是混乱、自相矛盾或是错误的。在做习题时，一定要依题意，来决定双重性的哪一方，比如当外P=g时，有时仅表示以单位为坦的重力场的强度值，有时仅表示以单位为加速度的自由落体运动的值，这时的g就不能再乘质量了。当物体内p=g时，表示物体处在相对重力场的静止及平动状态，仍需要以"坦"为单位来计算，表示物体处在非广义惯性运动状态，（准非广义惯性运动状态则是非g值的不自由落体加速运动状态）这时物体必有广义惯性力（重力）与其反作用的真正的外力存在。

由于惯三律取代了牛二律的理论核心地位，当然，其解题思路及解法也具有取代性。惯三律与牛顿力学的解题思路及解法的区别的关键就在于：合外力的解法，在今后仍可继续运用。但在针对某一物体的受力分析过程中，该物体的质量与其内部的ρ梯度值的乘积值仅是该物体的广义惯性力的值，其力的反作用力，才是真正的合外力。牛顿惯性力、惯性离心力、科里奥利力与重力都是真实的该物体的广义惯性力。

例题1：

一辆装满水的车厢以恒加速度a1=10m/s2在水平轨道上运动，一个质量为m=2kg且运动方向（以车厢为参考系）的加速度为a2=8√2m/s2的小球从车厢上部落下（不接触车厢壁），求小球的阻力f及其与垂直线的夹角θ。（示意图略）

解：地面重力场P1=10（坦）。

（1）水平方向的车厢外P1=0，其内P为P2，依运动定律，P1-P2=a1，即-P2=a1=10（坦）。（2）垂直方向的车厢内P3及车厢加速度a3，依运动定律，P1-P3=a3，因其相对地面平动，a3=0，即P1=P3=10（坦）。（3）车厢合内P42=P22+P32=102+102=200，即P4=10√2（坦）；夹角由tgθ=p2：p3=10：10=1，得θ=450。（4）小球外P4，小球内P5，P4方向，依运动定律，P4-P5=a2，即P5=P4-a2=10√2-8√2=2√2（坦）。依广义惯性力定律,F=mP5=2×2√2=4√2，又依互为作用力定律,f=-F，即f=4√2（牛顿）。答：略。注：如把惯三律的一些特殊情况转化为一系列推论，直接用其推论，则解题步骤将很简单。

例题2：

一架质量为m=5000kg的飞机，在竖直环行轨道上以速度v=100m/s飞行，求：（a）环行轨道的可能的最大半径r；（b）在其环行轨道最低点处作用于飞机上的升力f。（示意图略）

解：（a）在可能的最大半径的环行轨道的最高点处，飞机的内P=0，飞机的外P=g=10（坦），依运动定律，P外-P内=a，故P外=a=10（米/秒2），而a=v2/r，故P外=v2/r，r=v2/P外=1002/10=1000(米)。（b）在此轨道最低点处，依运动定律，P外-P内=-v2/r，故P内=P外+v2/r=10+1002/1000=200（坦），依广义惯性力定律,F=mP内=5000×20=105，又依互为作用力定律,F=-f，得f=105（牛顿）。答：（略）。

注：例题1中的车厢内有一半水的情况下，水面是斜面，其合内P4垂直其水面。而水中有压强梯度，则表象说明了车厢内的ρ空间。但合内P4不直接等于水的压强梯度，虽然其方向相同。这是抽象命题转化为经验命题的问题，其合内P4与其水的压强梯度之间有调整系数。车厢内如果是真空（或有空气阻力略）的情况下，车厢内只有P1，小球相对地面是自由落体运动，没有外力作用之（判别标准之一），小球内P为零。所以，此真空情况下的习题没有求阻力的问题，是纯运动学问题。如果小球有悬线系在车厢顶上，不论车厢内有水还是真空情况下，小球会相对车厢静止，小球质量部分的空间与车厢质量部分的空间是合为一体的空间，要计算此题，需要把重力场P1与车厢水平加速度a1共同"直接"转换为小球两内P，再计算其合内P，再求其广义惯性力及悬线张力。例题1是平动方面的解法，例题2是转动方面的解法。而转动方面的解法，有时也需要换作内P=v2/r，及也可内P=ω2/r、内P=2ωv、再用合内P方法来求解。读者如果有兴趣，也可以合内P的角度用高中数学来推导此环行轨道任意点的广义惯性力的公式。

另外，教材中的机械能部分也应该作相应的调整。势能公式中的g换为内P1，即E=Mp1h。如果不换，其实质涵义是质量为m的物体正在做自由落体运动，其公式仅表示物体变化的动能。惯三律的运动定律对距离的积分后再乘上质量的数学式，正是惯性力学的机械能守恒定律，然而这已是大学物理教材的内容了。由于广义惯性取代了牛顿惯性的理论核心地位，力学体系的结构也须重新调整。由于力概念分为作用方式力与属性力，力学体系的结构也应有这两部分相对独立的内容。属性力学仍然包含惯性力学、弹性力学、电磁力学。实际上有些应用力学，如爆炸力学等，也属于属性力学范畴。以往把引力定律作为牛顿力学的核心命题来运用则是错误的，因为引力定律仅是经验公式。当然，引力定律在惯性力学这里也是经验性质的命题，仅具有特殊例题的地位；

四、引力与重力场

（一）惯三律与引力定律

在惯三律这里，引力定律的运用分两种情况：一种是物体的内P=0，物体的加速度a≠0，其外P=kM0/r2（k为引力常数，M0为重力场的中心物体的质量）的情况，也就是物体在重力场中正处于广义惯性运动状态的情况，其外P=kM0/r2的涵义是表示重力场强度及其强度的分布状态。在以往，外P=kM0/r2这一公式是由引力定律和所谓的引力质量与惯性质量相等的角度得来的；另一种是在物体的加速度a=0，物体的内P≠0，其外P=kM0/r2的情况，也就是物体在重力场中正处于非广义惯性运动状态的情况。由此种情况再利用惯三律就导出了引力定律。由于天体的运动一般都是广义惯性运动，所以引力定律在天文学中的运用，仅适合于第一种情况。然而遗憾的是，以牛顿三定律与引力定律为出发点的天体力学，虽然在实际应用方面，有部分内容已经按第一种情况来计算了，但仍然是引力涵义的理解。还有相当部分的内容是按第二种情况来计算的。按引力涵义理解的第二种情况而得出的一些天文学的结论则是错的，比如：两个天体绕公共质心旋转问题，这是只有在ρ均匀空间的前提下才成立的问题，而在ρ非均匀空间（重力场）的前提下，此问题不成立。有的天体演化假说竟可以说公转的天体能被中心天体的引力吸出个包来，岂不可笑。可以说，以相互作用力的角度而运用引力定律的天文学的许多结论，几乎都要成问题。

当说到平稳地落在金星地表面上的探测器是由于其巨大的大气压而压"扁"的时候（由此理不能压扁），实质是由于金星地表面的ρ梯度值非常大，以至在探测器的质量部分的内部形成了巨大的胁强，从而就象地球的地面上的"面团"变扁的原因一样，而变扁了。这说明了金星表面重力值大大地超过了地球表面重力值。而金星质量小于地球质量，可见引力定律适用的近似性、局限性及经验性，说明了引力的理解也是错的，也说明了重力场的强度不依赖中心物体的"质量"。如果说有无大气层则标志了其星体的表面重力值的差别，为月球直径三分之一的天王星卫星有大气层，如果其表面重力值大于月球表面重力值，那也说明了重力场与中心物体的质量因素无关。牛顿引力定律的中心质量仅具有重力场"势"的初始量的意义，而不完全代表实际的中心天体的质量。从重力场强度分布角度，其平方反比律仅在某一空间范围内成立，在接近重力场中心处及其边缘处，也可能是立方反比律，究竟以什么"律"分布，这由实践探测来决定。目前流行的所谓引力常数随宇宙时间变化的说法是没有意义的。从天体演化角度，随着重力场与整体天体起源演化过程，其重力场强度当然是要变化了，不仅有长期的变化，还有随机的小的变化。但这随机的小的变化，就足以使某些整体天体发生地质的地震或火山喷发等现象的发生。然而这已不是物理学的事了。

（二）重力场有边界的证明

最近哈勃望远镜观测到一颗恒星的有一光环，其光环外边缘呈辐射状，其光环内边缘完整，内边缘与中心发光恒星之间区域是黑色空间（此照片许多人都看到了）。这个结构可以说是重力场有边界的证明，边界就在其光环内边缘处，这也说明光环"静止"在空间中。如果这颗恒星的重力场没有边界，那么，光环中的物质必有公转运动，于是，光环的外边缘就不会是辐射状。土星光环的外边缘就没有辐射状，就是因为它有公转运动，也说明它处在土星的重力场的范围内。

五、整体科学体系

（一）整体自然观的本体论

说自然界是一个统一的整体，好像就是这个整体自然观，然而，这是笼统的认识。更准确的认识应该是：自然界是由不同层次的与同层次的不同的整体所组成的。宇观世界（宇观世界的一部分在以前也被当成了宏观世界）是由某些整体性的卫星、行星、行星系、恒星、恒星系、宇宙中的各种星系所组成；宏观生命世界由DNA、细胞、生命个体与群体、人类社会所组成；微观世界由分子、原子、某些整体性的基本粒子所组成。

由于这三个世界的整体不同，其属性也有所不同，所以，这三个世界的分界线应该是：微观在分子空间尺度之内；宏观在分子空间与近似月球的空间尺度之间；宇观在近似月球空间尺度以上。

这些整体有其内部的有序结构，性质与功能，有其起源与演化过程。这三个世界有其演化的同步性。当然，自然界中还有各种非整体，但也一定属于某个整体，是其组成要素及局部。只有自然界的整体，才有起源与演化问题。而非整体则没有起源与演化问题。

（二）整体科学体系与物理科学体系

整体自然观为科学提供了一个新的科学体系（整体科学体系）框架与背景。整体科学体系是研究自然整体的整体性质与功能、有序内部结构及其起源与演化过程的科学理论系统。由经典物理学发展到今天的现代物理学，物理学已成为无所不包的科学，简直成了自然科学的代名词。这意味着什么？意味着把物理学的原则、观念、概念、思维方式与思维方法也带到了整个自然科学，也带到了自然界，从而，忽视了与抹杀了对整体性方面的认识。这两种科学体系在观念上、思维方式及思维方法等方面都截然不同。

（1）本体论问题

在物理学的物体观中，物体没有内部有序结构、有可分割性及没有起源演化性；在整体自然观中，自然整体物体有内部有序结构、有整体属性的不可分割性及有起源演化性。物理学是非整体观下的科学。物理学本身没有错，错误就在于把整体的客体也看成了非整体，还把分子与原子当作力学的粒子，天体还被认为是物理学中的一般物体。在此，还有必要澄清一个认识问题：非整体与整体是矛盾关系，但还有一般性与特殊性的关系。自然整体仍然有物理学的一般性，只不过多了一个整体性。比如：凡是具有质量的物体（不管是整体与非整体）都有惯性；而重力场仅是整体天体所具有的；当我们说起源演化性的时候，也仅是自然整体所具有的。另外，还要澄清一个认识问题：抛开"本体"，单独说属性与关系也有起源演化问题，是不妥的，属性与关系必有其自然物为其载体。某物有起源演化过程，其整体的属性与关系也自然随之出现。某物没有起源演化问题，其属性与关系也自然没有之。说惯性与引力也有起源问题，其错误之一，惯性与引力是属性与关系，没有与其载体一起说明，其错误之二，惯性与引力的载体是一般性的物体，没有起源问题，当然惯性与引力也就没有起源问题。况且，引力本来就是人为虚构的东西……。

（2）方法论问题

物理学是对自然界的单一因素的研究，而整体科学注意的是（前提是整体）多因素之间关系的研究。说"物理学是对自然界分析的科学"的说法不太准确。当把物理学体系的知识运用到自然客体上时，而产生的相应的所谓交叉学科本身，如地质力学、电生物学、地磁学、太阳系物理学等等学科，才是对自然"整体"的分析（非整体要素）的认识。相对未来的整体科学理论来说，这种交叉学科的内容一般仅具有感性认识（现象层次）的性质。整体科学研究具有复杂性原则，是一因多果、一果多因、互为因果、多因多果的因果论。而物理学研究则具有简单性原则，探求一个终极原因的因果论。而当涉及到许多要素之间的复杂关系的认识时，则需要整体哲学。当地球物理学家对地球的各种因素之间的关系的东一下西一下的无章法的论述而痛苦不堪时，最有体验需要一种不同于物理学思维方法的哲学。

（3）认识论问题

说物理学的性质是实验科学，应该是指它的认识手段主要是靠实验。实验是通过人为改变自然客体的方式认识世界的。这种"人为"认识而带来的思维方式与"自然性"是对立的，在认识自然整体方面容易造成认识误区：其一，容易把人的因素外化为客观因素，形成了外因思维方式，比如对地球及生物的演化过程中的一些历史事件，就容易用"偶然"的灾变说的思维方式来对待。当然，在某些事件上，其偶然外因也是更高层次的整体的必然内因；其二，容易把人为改变后的自然整体简单还原，比如用打破原子核的方式认识其要素时，而又必须回复未打破原子核之前的原子核结构的认识，那么，未打破原子核之前的原子核结构能否一定就是质子与中子的简单组合么？也许自然状态的原子核原本不是质子与中子的分立状态的组合结构。

（4）学科分类问题

与整体自然观对应的学科体系则是整体科学体系。其具体学科的分类标准就是以各种整体为分类原则，如：地球学、行星学、星系学、原子学、细胞学等等。作为现代物理学的量子力学，仍属于物理学范畴，因为量子力学是对微观整体的分立状态（量子状态）的宏观表现的描述。至于广义相对论，在我的前文与此文中已提及，在此不再重复。

六、引力理论的分化及需要解决的问题

广义惯性使独立的引力理论分化为两个相对独立的科学体系之内的问题了。一方面是惯性力学仍属于原来的物理学体系，也包含对重力场的描述；另一方面，整体天体及其产生重力场的内容，则属于正在孕育的且将充满无穷活力的整体科学体系的内容了。虽然重力场产生于整体天体的未知的物理机制，但不影响广义惯性及其与重力场的关系是一个独立的问题，而且是已经解决了的问题。

探索重力场的产生机制的问题。则是实践方面的任务。但首先希望有关科学机构尽快着手进行小行星或火星卫星的表面重力值的探测活动，这是极其重要的。如果证实了其值为零，也就从侧面证明了重力场产生于整体天体这一经验命题。当然还有理论上的繁重任务：其一是改造目前大中学物理教材相应的部分。其二是更具挑战性的是要改变由引力定律的"引力"角度而引出的许多天文学方面的结论，问题不仅仅是改变结论的问题，而是将要引出许多新的天文学研究成果。牛顿力学是ρ均匀空间条件下的理论，在重力场（负熵空间）条件下，牛顿力学的许多内容是不适合的，有许多新的内容有待于探讨。

上面整体科学体系一节所讲的仍然很笼统（1）现在急需要操作性很强的哲学层次上的整体科学思维方法被研究出来。目前的一般系统论、控制论、耗散结构理论、协同学等一般科学理论，正是研究复杂性问题的理论。这些理论的出现，也正说明解决复杂性问题（也是整体科学思维方法问题）是我们这个时代的需要。整体科学体系需要这个"操作系统"。人体是自然界中相当高级与复杂的系统，要解决复杂性问题，也许会从人体这里得到很多启示。（2）整体天体有不可拆构性，微观整体的结构有相对不可直观性，然而，怎么才能认识其内部有序结构，也需要一个思维方法及实验方法来解决此问题。（3）需要解决某些学说及模型的合理性的问题，比如，宇宙大爆炸学说的合理性的问题，我们不可能在实验室中再重新爆炸出一个地球来。（4）科学哲学就是解决科学理论的合理性问题的，但是，目前的科学哲学的案例主要是物理学，其合理性标准是否也适合于整体科学理论体系还是一个问题。二十一世纪将是整体科学体系产生与发展的世纪。物理学该"减肥"到原来的状态。科学大综合的凝聚点就是整体科学体系。科学大系统需要重新调整。然而，目前需要的是观念的更新，这个新观念应该是整体自然观。

参考文献

[1]马英卓：引力是产生出来的，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1998年第五期。

[2]马英卓：引力与广义力学、整体天体，〈科学〉（科学美国人中文版）杂志，1999年第三期。

[3]爱因斯坦：狭义与广义相对论浅说，上海科学技术出版社，1979年。

[4]（前苏）福克：空间、时间和引力的理论，科学出版社，1965年。

牛顿范文篇10

略

例1：物体运动的速度方向、加速度方向与作用在物体上合外力的方向之间的关系是：A.速度方向、加速度方向、合外力方向三者总是相同的

B.速度方向可与加速度成任何夹角，但加速度方向总是与合外力的方向相同

C.速度方向总是与合外力方向相同，而加速度方向可能与速度方向相同，也可能不相同

D.速度方向总是与加速度方向相同，而速度方向可能与合外力方向相同，也可能不相同。

此正确答案应为B

例2：一个物体受几个力的作用而处于静止状态，若保持其余几个力不变，而将其中一个力F1逐渐减小到零，然后又逐渐增大到F1(方向不变)，在这个过程中，物体的

A.加速度始终增大，速度始终增大

B.加速度始终减小，速度始终增大

C.加速度先增大，后减小，速度始终增大直到一定值

D.加速度和速度都是先增大后减小

此题答案应为“C”

例3：如图所示，在马达驱动下，皮带运输机的皮带以速率v向右水平运行，现将一块砖正对皮带上的A点轻轻地放在皮带上，此后

A.一段时间内，砖块将在滑动摩擦力的作用下对地做加速运动

B.当砖的速率等于v时，砖块与皮带间摩擦力变为静摩擦力

C.当砖块与皮带相对静止时它位于皮带上A点的右侧的某一点B

D.砖块在皮带上有可能不存在砖块与皮带相对静止的状态

此题答案应为AD

例4：自由下落的小球下落一段时间后与弹簧接触，从它接触弹簧开始到弹簧后缩到最短的过程中，小球的速度、加速度的变化情况是怎样的?

解答：运动过程分三段

(1)加速度逐渐减小的变加速运动

(2)速度达到最大

(3)加速度逐渐增大的变减速运动，直到速度减小为零

例5：如图所示，质量均为m的A、B两球之间系着一条不计质量的轻弹簧，放在光滑的水平面上，A球紧靠墙壁，今用力F将B球向左推压弹簧，平衡后，突然将力F撤去的瞬间，则

A.A球的加速度为

B.A球的加速度为零

C.B球的加速度为

D.B球的加速度为0

此题正确答案应为BC

例6：一质量为m的小球，用两根细绳悬吊处于静止，其中A、B绳水平，OB绳与竖直方向成角，如图所示

(1)当剪断水平绳AB的瞬间，小球加速度多大?方向如何?此时绳OB的拉力多大?(2)若剪断绳OB，则小球的加速度又是多大?方向如何?绳AB的拉力多大?

解：(1)剪断水平绳AB时，由于得力的作用效果，重力的一个分力拉BO绳，另一个分力使球沿垂直于绳OB的方向向下运动，mgsin=ma,∴a=gsin，方向垂直于OB向下，绳OB的拉力TOB=mgcos

(2)当剪断OB绳，此时小球在重力作用下沿竖直方向向下运动，其加速度就是重力加速度g，而绳AB的拉力为零。

例7：一根质量为M的木棒，上端用细绳系在天花板上，棒上有一质量为m的猴子，如图所示，若将绳子剪断，猴子沿棒向上爬，仍保持与地面间高度不变，求这时木棒下落的加速度。

解法一：分别以棒和猴为对象，作其受力分析图。

猴子：mg=f(1)

木棒：Mg+f=Ma(2)

(1)(2)联立：Mg+mg=Ma

∴

解法二：

由牛顿第二定律有：

(M+m)g=Ma，∴

五、力学单位制

1、什么是单位制：

基本单位和导出单位一起组成了单位制

2、力学单位制