牛顿运动定律与经典力学时空观物理学毕业论文
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性参照系”，才有了第二定律的出现。换句话说，如果缺少第一定律，则无法首 先刻画力、质量和惯性系这三个最基本的概念，从而使牛顿第二定律的建立失 去基础。因此，第一定律与第二定律各自具有独立性的本质意义。
2.2、牛顿运动三定律的内在联系
根据牛顿第一定律，可以定义“力是改变物体运动状态的原因”。但是这 个定义只能局限在动力学的范畴内。根据牛顿第二定律，也可以定义“力是使 物体获得加速度的原因”，这个定义的局限性更大，它只能应用于指点动力学 范畴。只有牛顿第三定律才揭示了“力是物体对物体的相互作用”，物体对物 体的相互作用的本质是力的本质，是力的普遍性意义。但是要注意，作用与反 作用这两个力是分别作用在这两个相互作用的每一个物体上，结果每一个相互 作用的物体都只收到一个力的作用。因此，作用力与反作用力虽然量值相等方 向相反，并且作用在同一直线上，但不是同时作用于同一物体，所以作用力与 反作用力不是平衡力。
Key words: Classical mechanics, Newton's laws of motion, space-time
1
1.1、研究背景
牛顿运动定律与经典力学的时空观是力学中的一个重要内容。 然而自从爱因 斯坦狭义相对论和麦克斯韦方程组的建立对牛顿运动定律与经典力学时空观重 新提出了新的考验。本文从运动，发展，联系的角度，针对经典力学的时空观 进行较深入的分析与论证。
1.5、牛顿第一定律的公理性2
2、牛顿三大定律各自的本质意义.2
2.1、牛顿第二定律的本质意义2
2.2、牛顿运动三定律的内在联系3
3、正确理解经典力学的时空观.4
3.1、牛顿力学的时间观念4
3.2、牛顿力学的空间观念6
3.3、空间观念与时间观念是紧密联系的7
4、小结7
[参考文献]8
谢辞错误！未定义书签。
二、附录
论文（设计）任务书.10
论文（设计）中期检查报告.12
论文（设计）指导教师指导记录表.13
论文（设计）结题报告.15
论文（设计）成绩评定及答辩评议表.17
论文（设计）答辩过程记录（附页）.19
牛顿运动定律与经典力学时空观
摘要： 经典力学的基本定律是牛顿运动定律， 它有两个基本假定： 其一是假定时 间和空间是绝对的， 长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关， 物质间相互作 用的传递是瞬时到达的； 其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加 以测定。本文通过牛顿运动三定律论证了经典力学的时空观， 说明了经典力学的 时空观的使用范围。
综上所述，第一定律揭示了物质的一个普遍的基本的属性一一惯性，定义了
惯性参照系，明确了力是改变物体运动状态的原因；第二定律揭示了力、质量、 加速度三者的定量关系，明确了力是使物体获得加速度的原因； 但这两个有关力 的定义都有一定的局限性，都不是力的本质意义，只有牛顿第三定律揭示了力的 本质是物体对物体的相互作用。可见，牛顿三定律各自具有独特的本质意义。牛 顿三定律一起构成了整个经典力学的理论基础。
1
速度V做匀速直线运动，我们以两个参照系的坐标原点o和O'重合之时作为记 时零点，如图一所示。
任一物体运动（视为质点）位于空间某点位置P,此Leabharlann Baidu点位置相对于S和S'系的
原点O和O'的位置矢量分别为r（t）和r（t'），其中t是s系上的时钟所计的时间，t
是s'系上的时钟所计的时间。则有
（6）式是由动力学相对性原理导出的物体在P点位置上时，从两个惯性系看
（3）经典力学的时间观与空间观的联系。
1.4、牛顿第一定律中关于时空观假设
牛顿第一运动定律，内容为：没有受到外力作用的物体，保持匀速直线运动 或静止状态不变，直到有外力迫使它改变这种状态为止。这条定律是牛顿根据 伽利略、笛卡尔等人的研究成果总结出来的，是牛顿力学的出发点，故又称运 动第一定律。 其实，严格意义上讲，匀速直线运动的定义是否规范还有待考 虑。首先，定义这种运动是需要有参照系的。因为根据相对性原理，运动是相 对的，那在定义匀速直线运动的过程中如果以惯性参照系为参考的话，那定理 就存在很大的问题。惯性参考系本来指的就是匀速运动的状态的实验室。这样 一来，同种概念来定义自己，显然没有说服力。所以很简单就可以看出，牛顿 定义这个理论时是以他的绝对空间和绝对时间定义的。
i
的本质意义上来看，这种说法是不恰当的。第一定律有它的独立性意义，它揭 示了“任何物体不受外力作用时，都要保持它原有的运动状态不变”这样的一 种客观自然规律，这种规律的存在是由于物质的存在本身所具有的特殊性所决 定的，而不是由第二定律导出来的。相反， 正是由于有了第一定律才确定了 “惯 性”这个概念，有了“惯性”这个概念，才有所谓“惯性参照系”，有了“惯
1.5、牛顿第一定律的公理性
作为力学的第一条命题一一牛顿第一定律，它就必定会含有“逻辑循环”的 性质，它是不可能通过物理学的其他定义或定律，也不可能通过直接的物理实验
得到证明的。牛顿第一定律具有公理性，只能依靠以它为出发点所推出的大量结 论与无数实验事实的符合得到验证。
2
2.1、牛顿第二定律的本质意义
牛顿第二定律是在第一定律的基础上，进一步确定了力、质量和加速度这 三个物理量之间的关系，其数学表述为：
'岸二m2（1）
i
第二定律揭示出力是使物体获得加速度的外因，而质量是物体在受到一定 的合外力作用时，决定它获得加速度大小的内因。如果将一个量值相等的合外 力，分别先后作用于两个不同质量的宏观物体，它们分别沿着合外力的方向上 所获得的加速度d和32，将于它们的质量m和m2成反比，即
关键词：
经典力学，牛顿运动定律，时空观
The Newton's laws and space-time in classical mechanics
Abstract:The fundamental laws of classical mechanics is Newton's laws of motion, it has two basic assumptions: one is to assume time and space is absolute, length and time interval of the measurement and observer sport is irrelevantm, aterial of interaction between the transfer is instantaneous arrived; the second is all observable physical quantities could in principle be accurately determine infinite. This article through Newton sport three laws demonstrates the concept of space-time in classical mechanics, and explains the concept of space-time in classical mechanics scope of application.
教学单位物理与信息技术系
学生学号20079101409
编 号WL2011WL09
応鹏S驱学疏
本科毕业论文（设计）
题 目牛顿运动定律与经典力学时空观
2008年5月4日
一、正文
1、牛顿第一定律产生的逻辑循环.1
1.1、研究背景1
1.2、研究的意义1
1.3、研究的目的1
1.4、牛顿第一定律中关于时空观假设1
到的加速度关系式。所以（5）式和（6）式应该完全相同，才能满足牛顿第二定 律。现在（5）式与（6）式不一样，原因是假设在不同参照系中的时钟快慢不相 等（即dt = dt）。如果令dt=dt，即认为不同的惯性参照系上的时钟快慢相同,
则（4）、（5）两式分别变为
dtdt
dt2一dt'2
这就与（6）式完全一致。也即在dt =dt'的情况下，（5）与（8）式完全相
1.2、研究的意义 爱因斯坦相对论的产生动摇了牛顿理论及其经典力学时空观在力学中的主 导地位。本文就上述情况作出了分析并论证牛顿运动定律与经典力学的时空观 的合理性及适用范围。
1.3、研究的目的
本文主要探讨一下三个重要问题：
（1）牛顿第一定律中的绝对时间、空间的基本观点。
（2）牛顿第三定律各自的本质意义。
3
前面提到，牛顿的“绝对时空观”是形而上学的概念。在牛顿力学中，对 于“时间”和“空间”这两个概念的理解，及经典力学（即牛顿力学）时间和空
间观念的建立基础是本节研究的主要问题。
3.1、牛顿力学的时间观念
首先研究牛顿力学的时间观念。在经典力学范围中，牛顿第二定律在任一 惯性参照系中都具有相同的形式，因此任何惯性系都是等价的，这是力学相对 性原理的具体反映。现假设有两个惯性参照系S和s，其中S系相对于S系以
3.2、牛顿力学的空间观念
现在，进一步研究牛顿力学的空间观念。假设要观测空间某两点P和Q之间
的距离。显然，在相对于P和Q为静止的参照系中，测量P、Q两点的距离，可 以直接用尺测量。但是，如果在相对于P、Q作匀速直线运动的另一惯性参照系 中，就不可能用尺直接测量，而必须借助光学测量仪器，必须在光学仪器中同 时看到P、Q两点，才能根据上述的（3）式关系确定他们之间的距离。
牛顿运动定律与经典力学时空观牛顿运动定律与经典力学时空观牛顿运动定律与经典力学时空观学生姓名学生姓名学生姓名专业名称专业名称专业名称指导教师指导教师指导教师200820082008年年年55月月月44教学单位教学单位教学单位物理与信息技术系物理与信息技术系物理与信息技术系学生学号学生学号学生学号200791014092007910140920079101409wl2011wl09?wl2011wl09?wl2011wl09?一正文一正文一正文111牛顿第一定律产生的逻辑循环牛顿第一定律产生的逻辑循环牛顿第一定律产生的逻辑循环111111研究背景研究背景研究背景121212研究的意义研究的意义研究的意义131313研究的目的研究的目的研究的目的141414牛顿第一定律中关于时空观假设牛顿第一定律中关于时空观假设牛顿第一定律中关于时空观假设151515牛顿第一定律的公理性牛顿第一定律的公理性牛顿第一定律的公理性222牛顿三大定律各自的本质意义牛顿三大定律各自的本质意义牛顿三大定律各自的本质意义212121牛顿第二定律的本质意义牛顿第二定律的本质意义牛顿第二定律的本质意义222222牛顿运动三定律的内在联系牛顿运动三定律的内在联系牛顿运动三定律的内在联系333正确理解经典力学的时空观正确理解经典力学的时空观正确理解经典力学的时空观313131牛顿力学的时间观念牛顿力学的时间观念牛顿力学的时间观念323232牛顿力学的空间观念牛顿力学的空间观念牛顿力学的空间观念333333空间观念与时间观念是紧密联系的空间观念与时间观念是紧密联系的空间观念与时间观念是紧密联系的444小结小结小结
然而，必须认识到，牛顿第一运动定律的“逻辑循环”性质，并不影响它 的科学性。实际上，惯性系是近似地存在着的。如地面以及相对于地面静止或 匀速直线运动的物体都是近似程度相当好的惯性系。正是在这些近似程度相当 好的惯性参照系上的无数次科学实验活动，证实了牛顿力学的相对正确性，从 而间接地验证了牛顿力学出发点的第一定律的正确性。
同，这就表明了不论在S系还是在S系，牛顿第二定律均成立。
将dt二dt积分，得:
t-4°=t—to（9）
（9）式表明在任何一个惯性系中观测同一物体的同一运动过程，所历的时间
长短，与参照系本身的运动无关。即在经典力学中，认为物体运动所经历的时间 是一个绝对的不变量，它不因参照系本身的运动不同而异。这就是所谓的时间 绝对性观念，是经典力学的一个根本的出发点。
鱼=匹（2）
a2m1
此比例关系与其所受合外力的大小无关。因此，根据（2）式，可以确定物
体的质量。当作用于物体上的合外力为一定量时，获得加速度较大的物体，其质
量较小；获得加速度较小的物体，其质量较大。再结合第一定律来看，再同等的 合外力作用下，物体获得加速度较大，表明该物体的原有运动状态较容易被改 变，也即其惯性较小的物体获得加速度较小，表明其原有运动状态较难改变， 也即其惯性较大。可见，质量使物体惯性的具体表现，是惯性大小的定量量 度。
根据牛顿第二定律（1）式，当一个宏观物体不受合外力或所受合外力为零 时，有0八F二ma二mdV这时速度矢量V必为恒量。这表明了当F= 0
idti
时，物体的原有运动状态不变，这就是第一运动定律的具体表现。于是有人认 为：“第二定律事实上包括了第一定律。第一定律只不过是在第二定律中，
g=0的一种特殊情况而已。”从表面上看来是有这样的关系，但是从定律
牛顿声言他所研究的运动是在“绝对空间”和“绝对时间”中进行的“绝 对运动”。他写道“绝对的，真正的数学时间是在不断的流逝着，而且由于其 本性而均匀地与任何其他外界事物无关地流逝着。”“绝对的空间，就其本性 而言，是与外界任何事物无关而永远相同的和不动的。”然而，自爱因斯坦创 立狭义相对论以来，人们已经彻底否定了“绝对时空”的概念，脱离物质存在 的所谓“绝对时间”、“绝对运动”只不过是一些形而上学的概念。然而，定 律所阐述运动是对惯性参照系而言的。现行教材对惯性参考系是这样定义的：
设在P、Q两点位置上各装一个灯泡，在S'系中的光学仪器观测到P、Q两灯 同时发光，则在S'系中观测P、Q两点时刻tQ=tp或tQ-tP=0。前面已经讨论 过，牛顿力学的时间绝对性观念，“在惯性系中观测物体运动所经历的时间与 此参照系本身的运动无关”。因此，在相对静止参照系S中观测同样的P、Q两
“牛顿第一定律成立的参照系叫做惯性参照系或惯性系。”显然这个定义依赖 于第一运动定律，即由第一运动定律来确定惯性参照系。
综上所述，牛顿第一运动定律是说一个物体不受力，它相对于惯性系就做 匀速直线运动。但是又只能根据一个物体相对于惯性系做匀速直线运动，才能 肯定这个物体不受力，同时又只能根据一个物体不受力时做匀速直线运动，才 能断定所用的参照系是惯性系。这样，就完全陷入了逻辑循环。
2.2、牛顿运动三定律的内在联系
根据牛顿第一定律，可以定义“力是改变物体运动状态的原因”。但是这 个定义只能局限在动力学的范畴内。根据牛顿第二定律，也可以定义“力是使 物体获得加速度的原因”，这个定义的局限性更大，它只能应用于指点动力学 范畴。只有牛顿第三定律才揭示了“力是物体对物体的相互作用”，物体对物 体的相互作用的本质是力的本质，是力的普遍性意义。但是要注意，作用与反 作用这两个力是分别作用在这两个相互作用的每一个物体上，结果每一个相互 作用的物体都只收到一个力的作用。因此，作用力与反作用力虽然量值相等方 向相反，并且作用在同一直线上，但不是同时作用于同一物体，所以作用力与 反作用力不是平衡力。
Key words: Classical mechanics, Newton's laws of motion, space-time
1
1.1、研究背景
牛顿运动定律与经典力学的时空观是力学中的一个重要内容。 然而自从爱因 斯坦狭义相对论和麦克斯韦方程组的建立对牛顿运动定律与经典力学时空观重 新提出了新的考验。本文从运动，发展，联系的角度，针对经典力学的时空观 进行较深入的分析与论证。
1.5、牛顿第一定律的公理性2
2、牛顿三大定律各自的本质意义.2
2.1、牛顿第二定律的本质意义2
2.2、牛顿运动三定律的内在联系3
3、正确理解经典力学的时空观.4
3.1、牛顿力学的时间观念4
3.2、牛顿力学的空间观念6
3.3、空间观念与时间观念是紧密联系的7
4、小结7
[参考文献]8
谢辞错误！未定义书签。
二、附录
论文（设计）任务书.10
论文（设计）中期检查报告.12
论文（设计）指导教师指导记录表.13
论文（设计）结题报告.15
论文（设计）成绩评定及答辩评议表.17
论文（设计）答辩过程记录（附页）.19
牛顿运动定律与经典力学时空观
摘要： 经典力学的基本定律是牛顿运动定律， 它有两个基本假定： 其一是假定时 间和空间是绝对的， 长度和时间间隔的测量与观测者的运动无关， 物质间相互作 用的传递是瞬时到达的； 其二是一切可观测的物理量在原则上可以无限精确地加 以测定。本文通过牛顿运动三定律论证了经典力学的时空观， 说明了经典力学的 时空观的使用范围。
综上所述，第一定律揭示了物质的一个普遍的基本的属性一一惯性，定义了
惯性参照系，明确了力是改变物体运动状态的原因；第二定律揭示了力、质量、 加速度三者的定量关系，明确了力是使物体获得加速度的原因； 但这两个有关力 的定义都有一定的局限性，都不是力的本质意义，只有牛顿第三定律揭示了力的 本质是物体对物体的相互作用。可见，牛顿三定律各自具有独特的本质意义。牛 顿三定律一起构成了整个经典力学的理论基础。
1
速度V做匀速直线运动，我们以两个参照系的坐标原点o和O'重合之时作为记 时零点，如图一所示。
任一物体运动（视为质点）位于空间某点位置P,此Leabharlann Baidu点位置相对于S和S'系的
原点O和O'的位置矢量分别为r（t）和r（t'），其中t是s系上的时钟所计的时间，t
是s'系上的时钟所计的时间。则有
（6）式是由动力学相对性原理导出的物体在P点位置上时，从两个惯性系看
（3）经典力学的时间观与空间观的联系。
1.4、牛顿第一定律中关于时空观假设
牛顿第一运动定律，内容为：没有受到外力作用的物体，保持匀速直线运动 或静止状态不变，直到有外力迫使它改变这种状态为止。这条定律是牛顿根据 伽利略、笛卡尔等人的研究成果总结出来的，是牛顿力学的出发点，故又称运 动第一定律。 其实，严格意义上讲，匀速直线运动的定义是否规范还有待考 虑。首先，定义这种运动是需要有参照系的。因为根据相对性原理，运动是相 对的，那在定义匀速直线运动的过程中如果以惯性参照系为参考的话，那定理 就存在很大的问题。惯性参考系本来指的就是匀速运动的状态的实验室。这样 一来，同种概念来定义自己，显然没有说服力。所以很简单就可以看出，牛顿 定义这个理论时是以他的绝对空间和绝对时间定义的。
i
的本质意义上来看，这种说法是不恰当的。第一定律有它的独立性意义，它揭 示了“任何物体不受外力作用时，都要保持它原有的运动状态不变”这样的一 种客观自然规律，这种规律的存在是由于物质的存在本身所具有的特殊性所决 定的，而不是由第二定律导出来的。相反， 正是由于有了第一定律才确定了 “惯 性”这个概念，有了“惯性”这个概念，才有所谓“惯性参照系”，有了“惯
1.5、牛顿第一定律的公理性
作为力学的第一条命题一一牛顿第一定律，它就必定会含有“逻辑循环”的 性质，它是不可能通过物理学的其他定义或定律，也不可能通过直接的物理实验
得到证明的。牛顿第一定律具有公理性，只能依靠以它为出发点所推出的大量结 论与无数实验事实的符合得到验证。
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2.1、牛顿第二定律的本质意义
牛顿第二定律是在第一定律的基础上，进一步确定了力、质量和加速度这 三个物理量之间的关系，其数学表述为：
'岸二m2（1）
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第二定律揭示出力是使物体获得加速度的外因，而质量是物体在受到一定 的合外力作用时，决定它获得加速度大小的内因。如果将一个量值相等的合外 力，分别先后作用于两个不同质量的宏观物体，它们分别沿着合外力的方向上 所获得的加速度d和32，将于它们的质量m和m2成反比，即
关键词：
经典力学，牛顿运动定律，时空观
The Newton's laws and space-time in classical mechanics
Abstract:The fundamental laws of classical mechanics is Newton's laws of motion, it has two basic assumptions: one is to assume time and space is absolute, length and time interval of the measurement and observer sport is irrelevantm, aterial of interaction between the transfer is instantaneous arrived; the second is all observable physical quantities could in principle be accurately determine infinite. This article through Newton sport three laws demonstrates the concept of space-time in classical mechanics, and explains the concept of space-time in classical mechanics scope of application.
教学单位物理与信息技术系
学生学号20079101409
编 号WL2011WL09
応鹏S驱学疏
本科毕业论文（设计）
题 目牛顿运动定律与经典力学时空观
2008年5月4日
一、正文
1、牛顿第一定律产生的逻辑循环.1
1.1、研究背景1
1.2、研究的意义1
1.3、研究的目的1
1.4、牛顿第一定律中关于时空观假设1
到的加速度关系式。所以（5）式和（6）式应该完全相同，才能满足牛顿第二定 律。现在（5）式与（6）式不一样，原因是假设在不同参照系中的时钟快慢不相 等（即dt = dt）。如果令dt=dt，即认为不同的惯性参照系上的时钟快慢相同,
则（4）、（5）两式分别变为
dtdt
dt2一dt'2
这就与（6）式完全一致。也即在dt =dt'的情况下，（5）与（8）式完全相
1.2、研究的意义 爱因斯坦相对论的产生动摇了牛顿理论及其经典力学时空观在力学中的主 导地位。本文就上述情况作出了分析并论证牛顿运动定律与经典力学的时空观 的合理性及适用范围。
1.3、研究的目的
本文主要探讨一下三个重要问题：
（1）牛顿第一定律中的绝对时间、空间的基本观点。
（2）牛顿第三定律各自的本质意义。
3
前面提到，牛顿的“绝对时空观”是形而上学的概念。在牛顿力学中，对 于“时间”和“空间”这两个概念的理解，及经典力学（即牛顿力学）时间和空
间观念的建立基础是本节研究的主要问题。
3.1、牛顿力学的时间观念
首先研究牛顿力学的时间观念。在经典力学范围中，牛顿第二定律在任一 惯性参照系中都具有相同的形式，因此任何惯性系都是等价的，这是力学相对 性原理的具体反映。现假设有两个惯性参照系S和s，其中S系相对于S系以
3.2、牛顿力学的空间观念
现在，进一步研究牛顿力学的空间观念。假设要观测空间某两点P和Q之间
的距离。显然，在相对于P和Q为静止的参照系中，测量P、Q两点的距离，可 以直接用尺测量。但是，如果在相对于P、Q作匀速直线运动的另一惯性参照系 中，就不可能用尺直接测量，而必须借助光学测量仪器，必须在光学仪器中同 时看到P、Q两点，才能根据上述的（3）式关系确定他们之间的距离。
牛顿运动定律与经典力学时空观牛顿运动定律与经典力学时空观牛顿运动定律与经典力学时空观学生姓名学生姓名学生姓名专业名称专业名称专业名称指导教师指导教师指导教师200820082008年年年55月月月44教学单位教学单位教学单位物理与信息技术系物理与信息技术系物理与信息技术系学生学号学生学号学生学号200791014092007910140920079101409wl2011wl09?wl2011wl09?wl2011wl09?一正文一正文一正文111牛顿第一定律产生的逻辑循环牛顿第一定律产生的逻辑循环牛顿第一定律产生的逻辑循环111111研究背景研究背景研究背景121212研究的意义研究的意义研究的意义131313研究的目的研究的目的研究的目的141414牛顿第一定律中关于时空观假设牛顿第一定律中关于时空观假设牛顿第一定律中关于时空观假设151515牛顿第一定律的公理性牛顿第一定律的公理性牛顿第一定律的公理性222牛顿三大定律各自的本质意义牛顿三大定律各自的本质意义牛顿三大定律各自的本质意义212121牛顿第二定律的本质意义牛顿第二定律的本质意义牛顿第二定律的本质意义222222牛顿运动三定律的内在联系牛顿运动三定律的内在联系牛顿运动三定律的内在联系333正确理解经典力学的时空观正确理解经典力学的时空观正确理解经典力学的时空观313131牛顿力学的时间观念牛顿力学的时间观念牛顿力学的时间观念323232牛顿力学的空间观念牛顿力学的空间观念牛顿力学的空间观念333333空间观念与时间观念是紧密联系的空间观念与时间观念是紧密联系的空间观念与时间观念是紧密联系的444小结小结小结
然而，必须认识到，牛顿第一运动定律的“逻辑循环”性质，并不影响它 的科学性。实际上，惯性系是近似地存在着的。如地面以及相对于地面静止或 匀速直线运动的物体都是近似程度相当好的惯性系。正是在这些近似程度相当 好的惯性参照系上的无数次科学实验活动，证实了牛顿力学的相对正确性，从 而间接地验证了牛顿力学出发点的第一定律的正确性。
同，这就表明了不论在S系还是在S系，牛顿第二定律均成立。
将dt二dt积分，得:
t-4°=t—to（9）
（9）式表明在任何一个惯性系中观测同一物体的同一运动过程，所历的时间
长短，与参照系本身的运动无关。即在经典力学中，认为物体运动所经历的时间 是一个绝对的不变量，它不因参照系本身的运动不同而异。这就是所谓的时间 绝对性观念，是经典力学的一个根本的出发点。
鱼=匹（2）
a2m1
此比例关系与其所受合外力的大小无关。因此，根据（2）式，可以确定物
体的质量。当作用于物体上的合外力为一定量时，获得加速度较大的物体，其质
量较小；获得加速度较小的物体，其质量较大。再结合第一定律来看，再同等的 合外力作用下，物体获得加速度较大，表明该物体的原有运动状态较容易被改 变，也即其惯性较小的物体获得加速度较小，表明其原有运动状态较难改变， 也即其惯性较大。可见，质量使物体惯性的具体表现，是惯性大小的定量量 度。
根据牛顿第二定律（1）式，当一个宏观物体不受合外力或所受合外力为零 时，有0八F二ma二mdV这时速度矢量V必为恒量。这表明了当F= 0
idti
时，物体的原有运动状态不变，这就是第一运动定律的具体表现。于是有人认 为：“第二定律事实上包括了第一定律。第一定律只不过是在第二定律中，
g=0的一种特殊情况而已。”从表面上看来是有这样的关系，但是从定律
牛顿声言他所研究的运动是在“绝对空间”和“绝对时间”中进行的“绝 对运动”。他写道“绝对的，真正的数学时间是在不断的流逝着，而且由于其 本性而均匀地与任何其他外界事物无关地流逝着。”“绝对的空间，就其本性 而言，是与外界任何事物无关而永远相同的和不动的。”然而，自爱因斯坦创 立狭义相对论以来，人们已经彻底否定了“绝对时空”的概念，脱离物质存在 的所谓“绝对时间”、“绝对运动”只不过是一些形而上学的概念。然而，定 律所阐述运动是对惯性参照系而言的。现行教材对惯性参考系是这样定义的：
设在P、Q两点位置上各装一个灯泡，在S'系中的光学仪器观测到P、Q两灯 同时发光，则在S'系中观测P、Q两点时刻tQ=tp或tQ-tP=0。前面已经讨论 过，牛顿力学的时间绝对性观念，“在惯性系中观测物体运动所经历的时间与 此参照系本身的运动无关”。因此，在相对静止参照系S中观测同样的P、Q两
“牛顿第一定律成立的参照系叫做惯性参照系或惯性系。”显然这个定义依赖 于第一运动定律，即由第一运动定律来确定惯性参照系。
综上所述，牛顿第一运动定律是说一个物体不受力，它相对于惯性系就做 匀速直线运动。但是又只能根据一个物体相对于惯性系做匀速直线运动，才能 肯定这个物体不受力，同时又只能根据一个物体不受力时做匀速直线运动，才 能断定所用的参照系是惯性系。这样，就完全陷入了逻辑循环。