探究
如果用 G 表示物体受到的重力，m 表示物体 的质量，g 表示 9.8 牛 / 千克，则上述结论可表示 为 Gm ＝ g，即 G ＝ mg 。式中 g 表示质量为 1 千克的物体受到的重力为 9.8 牛。在粗略计算中，
g 的值可以取 10 牛 / 千克。
不同星球上的重力
跟在地球上一样，在其他星球上，物体也会由于星球对它的吸引 而受到力的作用。如果把这些力也叫做重力的话，那么，物体在某星球 上受到的重力不仅跟物体的质量有关，还跟该星球的质量、半径等因 素有关。由于不同星球的质量和半径各不相同，所以同一个物体在不同 星球上受到的重力并不相等。表 3-2 是质量为 1千克的物质在不同星球 上受到的重力。
表 3-2 不同星球上的重力
星球 月球 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 重力 （牛） 1.62 3.60 8.50 9.80 3.76 22.9 9.05 8.30 11.00
1. 质量为 60 千克的宇航员在地球上受到的重力是 ________ 牛。宇航员登上月球后，他的质量将 __________（填“变大”、“变小”或“不变”,下同），
他受到的重力将 ___________。
2. 如图 3-52 所示，桥头竖着的是限重标志牌（t 表示 吨）。它表示这座桥允许通过最重为 _________ 牛 的车。
练习
图3-52 限重标志 重力的大小还跟物体 所在的纬度和高度有关。
物体在极地受到的重力比 在赤道要略大些，在山脚 受到的重力比在山顶要略 大些。
ឳ
根据大量实验数据可以得出：物体受到的重力跟它的质量成正比。重 力和质量的比值大约是 9.8 牛 / 千克。
运动和力
DISANZHANG YUNDONGHELI
牛顿第一定律
事实上，我们无法用实验显示物体不受力作用时的运动，因为自然界 中并不存在完全不受力作用的环境。我们采用的方法是：先用实验探究不 同阻力对物体运动的影响，然后再推测出物体不受力作用时将做什么运动。
活动
1．在水平木板上分别铺上棉布和丝绸，如图 3-53 甲 和乙，让小车从斜面的顶端由静止开始滑下，观察小车在 水平面上运动的距离，并将结果记录在表 3-3 中。
2．水平木板上不铺任何材料，如图 3-53 丙，重复上述实验。
表 3-3 记录表 水平面的材料 小车受到的阻力
（大，较大，小）
小车运动的距离
（大，较大，小）
棉布 丝绸 木板
实验表明：水平面越光滑，小车运动时所受的阻力越 ________，运动的 距离越 ______，速度减小得越 __________。
猜想：如果小车在水平面上运动时不受阻力的作用，那么它将 ________
_________________________________________。
乙
甲 丙
图3-53 阻力对小车运动的影响
注 意 每 次 实 验时小车都要从斜 面同一位置开始滑 下。你知道这是为 什么吗？
牛顿第一定律 第 4 节
我们已经知道，力能改变物体的运动状态。但是，物体运动状态的改 变是否一定是因为受到力的作用？力又是怎样改变物体运动状态的？面对 这些复杂的问题，我们先思考一个更基本的问题：物体不受力的作用时，
将做什么运动？
牛顿总结了伽利略等人的研究成果，进一步得出：一切物体在没有受 到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态。这就是牛顿第 一定律（Newton
,
s first law of motion）。牛顿第一定律是在大量实验事实的基础上，
通过推理概括出来的。这种以可靠的实验事实 为基础，通过推理得出结论的研究方法是科学 研究的重要方法。
如果说我比别人看得更 远些，那是因为我站在了巨人 的肩膀上。
——牛顿
思考与讨论
1． 如 图 3-55 甲， 小 球 竖直下落的运动中，为什么 速度越来越大？
2． 如 图 3-55 乙， 小 球 竖直向上抛出的运动中，为 什么速度越来越小？
3． 如 图 3-55 丙， 小 球
乙
甲 丙
图3-55 小球的运动和力的关系
沿斜向上方向抛出的运动中，为什么运动方向会发生变化？
400多年前，伽 利略曾采用类似的方 法得出结论：如果物 体在运动中不受力的 作用，它的速度将保 持不变。
与伽利略同时代的笛卡儿
（René Descartes）补充和完善 了伽利略的观点，明确指出：如 果运动物体不受到任何力的作 用，它不会向左、右方向偏，
将永远沿原来的方向做匀速直 线运动。
图3-54 伽利略与笛卡儿
力和运动的关系
因为物体在不受力作用时总保持匀速直线运动或静止状态，所以，要 改变物体的速度大小和运动方向，必须对物体施加力的作用。由此可见，
牛顿第一定律为我们深刻地揭示了力和运动之间的关系，即力不是维持运 动的原因，而是改变物体运动状态的原因。
运动和力
DISANZHANG YUNDONGHELI
惯 性
得出牛顿第一定律之后，你也许会进一步追问：为什么物体在不受外 力作用时，会保持匀速直线运动或静止状态呢？
原来，一切物体都具有保持原有的速度大小和运动方向的性质。我们 把物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性（inertia）。因此，
牛顿第一定律也叫做惯性定律。
惯性是一切物体的属性。无论是固体、液体或气体，无论物体是运动 还是静止，都具有惯性。
活动
1．如图 3-56 所示，向右拉动木块，当 木块受阻碍而停止运动时，上面的木块将会 ________。为什么？
图3-56 运动的物体具有惯性
在爱因斯坦（Albert Einstein）、英费尔德（L.Infeld）合著的《物理 学的进化》一书中，有这样一个用来说明力和运动关系的假想的实验：
假如有人推着一辆小车在平路上行走，然后突然停止推那辆小车，小 车不会立刻停止运动，它还会继续运动一段很短的距离。怎样才能增 加这段距离呢？这可以有许多办法。例如，在车轮上涂油或把路修得 更平滑等。车轮转动得越容易、路越平滑，车便可以继续运动得越远。
但是归根到底，在车轮上涂油和把路修平等都只有一种作用：减小外部 的影响，即车轮内及车轮与路之间的摩擦力减小了……假想路是绝对 平滑的，而车轮也毫无摩擦，那么就没有什么会阻碍小车运动，而它就 会永远运动下去。
关于力和运动关系的一个假想的实验
2．如图 3-57 所示，用手指弹击卡片，
卡片上的硬币会跟着飞出吗？ _______。为 什么？
ឳ
图3-57 静止的物体具有惯性
思考与讨论
1． 离 开 喷 泉 口 的 水，
为什么还会继续向上运动？
2．倒胡椒粉时，手为
什么需要晃动？ 图3-59 喷泉 图3-60 洒胡椒粉
车速不同时的停车距离 汽车司机驾车行驶时，常因发现意外情 况而紧急刹车，这时汽车通过的距离叫做停 车距离。停车距离可以分为反应距离和制动 距离两个部分。司机从看到情况到操纵制动 器所通过的距离叫做反应距离。反应距离的 长短既与车速有关，又与人的反应时间长短 有关。当司机制动刹车后，汽车还会继续滑 行一段距离，这段距离叫做制动距离。制动 距离的大小与车速、汽车本身质量（包括所 载货物的质量）以及路面的状况有关。车速 越大，汽车本身质量越大，路面越平滑，制 动距离就越长。
表 3-4 是一辆保养良好的汽车在干燥公路上以不同的速度行驶刹 车后，测得的反应距离和制动距离。你从表中的数据能得出什么？
科学·技术·
社会·环境
图3-58 气体的惯性
图3-61 从地上的刹车痕 迹可以看出制动距离
3．如图 3-58 所示，取一只开有一 个洞的纸板箱（纸板的其他接缝均用胶 带纸封住），用两肘抱住纸箱，让洞口 对着点燃的蜡烛，用两手同时拍击箱的 两个侧壁，将会看到 _______________。
你能用惯性知识解释这一现象吗？
运动和力
DISANZHANG YUNDONGHELI
我们知道，力是改变物体运动状态的原因。我们身边所有的物体无一 例外地都受到力的作用，但为什么仍有许多物体的运动状态能够保持不变 呢？下面我们来探究一种最简单的情形。
1. 由图 3-62观察到的现象，可知汽车在运动 过程中速度突然 _________（填“变大”或
“变小”）时，乘客由于 ___________ 而出现 身体倾倒。
练习
图3-62 汽车中的乘客
图3-63 欢乐的泼水节
二力平衡的条件 第 5 节
表 3-4 汽车刹车后的反应距离和制动距离
速度（千米 / 时） 反应距离（米） 制动距离（米） 停车总距离（米）
40 7 8 15
50 9 13 22
60 11 20 31
80 15 34 49
100 19 54 73
2. “泼 水 节”是 云 南 傣 族 最 隆 重 的 节 日。 从 科 学 角 度 分 析， 泼 水 的 原 理 是： 水 原 来 与 脸 盆 一 起 向 前 运 动， 当 脸 盆 突 然 停 止 运 动 时， 脸 盆 中 的 水 由 于 _________ 仍 然 要 ____________________， 于 是 水 就 从脸盆中泼了出去。
1．图 3-64中的吊灯和图 3-65 的货物各受到几个力的作用？
2．吊灯和货物各处于怎样的 运动状态？
读图
图3-64 吊灯 图3-65 被匀速提起的货物
活动
1．用如图 3-66 的装置，在两边的绳套上挂等重的 钩码，此时塑料板两侧受到的拉力大小相等。放开塑料 板后，可看到塑料板将 ___________________ 。
2．如图 3-66 甲，在两边的绳套上挂不等重的钩码，此时塑料板两侧受 到的拉力大小不相等。放开塑料板后，可看到塑料板将会向钩码 ____（填
“重”或“轻”）的一侧运动。
3．如图 3-66 乙，在两边绳套上挂等重的钩码，将塑料板稍向下移动，
此时塑料板两侧受到的拉力虽然大小相等，但方向并非严格相反。放开塑料 板后，可看到塑料板会 __________________。
4．如图 3-66 丙，在两边的绳套上挂等重的钩码，并将塑料板扭转一 个角度，使塑料板两侧绳子相互平行，此时塑料板两侧受到的拉力虽然大 小相等、方向相反，却不在一条直线上。放开塑料板后，可看到塑料板会 ___________________。
严 格 地 说 ， 塑 料板除了受到两侧绳 子的拉力外，还受到 重力。但因为重力极 小，故略去不计。
图3-66 探究二力平衡的条件 乙
甲 丙
物体受力作用时，运动状态不一定就会发生变化。一个物体在两个力 的作用下，如果保持静止或匀速直线运动状态，就说明这两个力是平衡的。
那么，当两个力满足怎样的条件时，才能使物体保持静止状态呢？
运动和力
DISANZHANG YUNDONGHELI
思考与讨论
1．将一只笔筒（连同笔）静止放在水平桌面上。
在以下几个相关的力中，哪两个力是一对相互平衡的 力？哪两个力是相互作用力？
① 笔筒受到的重力 ② 笔筒对桌面的压力
③ 桌面对笔筒的支持力
2．请由第 1 题说说你是如何辨别一对平衡力和
一对相互作用力的。 图3-67 笔筒
图3-69 直升机悬停在空中
练习
图3-68 杂技表演
1. 如图 3-68 所示，杂技演员的身体保持静止状态。试确定演员受到的重力的作 用线。如果演员的质量为 46 千克，则支承物对演员的支持力为 ___________
牛，方向为 ___________。
2. 如图 3-69，一架直升机的质量为 18 吨，悬停在空中。除了重力之外，它还受 到什么力？试求这个力的大小和方向。
通过实验可以得出：作用在一个物体上的两个力，如果大小相等，方 向相反，并且作用在同一条直线上，那么这两个力就相互平衡。
虽然上述结论是在物体静止的情形时得出的，但它也同样适用于物体 做匀速直线运动时的情形。