16-3牛頓第一運動定律

一、伽立略的實驗：

日常生活中我們常可以看到一些物體的運動現象，這些物體有保持原來運動狀態的特性。例如靜置在桌子的書本，若沒有外力推它，它會一直保持靜止的狀態；花式溜冰選手在滑行過程中，若沒有煞住，就很不容易讓自己停下來。

伽立略的實驗

(1)裝置： 如下圖。一光滑之軌道面，左邊為固定的斜面，右邊為可調整斜角的斜面。
(2)結果：
A、 使一小球由斜面的上端向下滑，這個球滑至斜面下端後繼續前進，滑向另一斜面，最後達到一個最高位置，這個高度與原來高度相等。

B、 如果把右邊斜面坡度逐漸減小，球還是可以達到同一高度，只是在斜面上所經過的距離隨之增加。

C、 如果使小球由斜面滑至一個光滑水平面上，則小球將如何運動？

(3)伽力略的推論： 如果水平面完全光滑而沒有任何阻力的話，則小球將沿直線永不停止的運動。
(4)討論：
(a) 由小球滑到右邊斜面之最大高度與左邊斜面之傾斜程度無關，球在兩邊斜面高度總是相等。
(b) 小球由斜面滑到一水平面時，通常會逐漸減慢而停止下來，這是受到空氣阻力即摩擦力作用之故。

慣性：物體不論是在運動或靜止均具有維持其原有運動狀態的特性。

例：
(1) 公共汽車開動時，站著的乘客，身體向後傾如下圖。
(2) 在緊急煞車時，乘客則向前傾，如下圖。
(3) 在等速行駛的火車中，若向上垂直拋擲硬幣，則硬幣將會落回原地；若拋出後，火車加速前進，則落於後面。若火車減速，則落於前面。

二、牛頓第一運動定律（慣性定律）

伽力略的書中有提到慣性的概念。一直到牛頓，他統合了前人的觀念正式以力的觀點提出慣性定律，將伽力略的基本觀念更清楚的敘述。

(1)內容： 物體不受外力作用或雖外力作用但所受合力為零時，則其運動狀態將維持不變。靜者恒靜，動者恒沿一直線以等速度運動。
(2)討論：
(a) 物體若維持靜止狀態或作等速度運動時，則其所受外力之合力必為零。
(b) 若物體運動速度大小或方向改變時，則必受外力作用（或合力不為零）。