一、定律定義
牛頓第一定律表明，當(dāng)合外力為零時，原來靜止的物體將繼續(xù)保持靜止?fàn)顟B(tài)，原來運動的物體則將繼續(xù)以原來的速度做勻速直線運動。合外力為零包括兩種情況：一種是物體受到的所有外力相互抵消，合外力為零;另一種是物體不受外力的作用。有的專家學(xué)者認(rèn)為這種表述方式并不嚴(yán)謹(jǐn)，所以通常采用原始表述。
二、演繹過程
伽利略研究運動學(xué)的方法是把實驗和數(shù)學(xué)結(jié)合在一起，既注重邏輯推理，又依靠實驗檢驗。他對光滑斜面的推論是通過實驗觀察，并推論得到的。但是這個完全光滑的斜面在現(xiàn)實中不存在，因為無法將摩擦力完全消除，因此理想斜面實驗屬于伽利略的邏輯推理部分。
伽利略對光滑斜面的推論
現(xiàn)實中，當(dāng)一個球沿斜面向下滾時，它的速度增大，而向上滾時，它的速度減小。
由此伽利略推論，當(dāng)球沿水平面滾動時，它的速度應(yīng)不增不減。實際上他發(fā)現(xiàn)，球愈來愈慢，后停下來。伽利略認(rèn)為，這并非是它的“自然本性”，而是由于摩擦阻力的緣故，因為他同樣還觀察到，表面愈光滑，球便會滾得愈遠(yuǎn)。
于是他推論，若沒有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。
伽利略的理想斜面實驗
伽利略的理想斜面實驗實驗如圖所示，讓小球沿一個光滑斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始下滾，小球?qū)L上另一個斜面，達(dá)到與原來差不多的高度然后再下滾。他推論，只是因為摩擦力，球才沒能達(dá)到原來的高度。然后，他減小后一斜面的傾角，小球在這個斜面上仍達(dá)到同一高度，但這時它要滾得遠(yuǎn)些。繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，球達(dá)到同一高度就會滾得更遠(yuǎn)。
于是他對斜面平放時的情況進行研究，結(jié)論顯然是球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。這就是說，力不是維持物體的運動即維持物體的速度的原因，而恰恰是改變物體運動狀態(tài)即改變物體速度的原因。因此，一旦物體具有某一速度，如果它不受力，就將以這一速度勻速直線地運動下去。
三、適用范圍
牛頓第一定律只適用于慣性參考系。在質(zhì)點不受外力作用時，能夠判斷出質(zhì)點靜止或作勻速直線運動的參考系一定是慣性參考系，因此只有在慣性參考系中牛頓第一運動定律才適用。
牛頓第一定律在非慣性參考系(即有加速度的系統(tǒng))中不適用，因為不受外力的物體，在該參考系中也可能具有加速度，這與牛頓第一定律相悖。
當(dāng)牛頓第一定律不成立時，即非慣性系中，要用非慣性系中的力學(xué)方程求解力學(xué)問題。式中為在慣性系中測得的物體受的合力，為在非慣性系中測得的慣性力,為非慣性系統(tǒng)的加速度。
1、超重現(xiàn)象
定義：物體對支持物的壓力大于物體所受重力的情況叫超重現(xiàn)象。
產(chǎn)生原因：物體具有豎直向上的加速度。
2、失重現(xiàn)象
定義：物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的情況叫失重現(xiàn)象。
產(chǎn)生原因：物體具有豎直向下的加速度。
3、完全失重現(xiàn)象
定義：物體對支持物的壓力等于零的情況即與支持物或懸掛物雖然接觸但無相互作用。
產(chǎn)生原因：物體豎直向下的加速度就是重力加速度，即只受重力作用，不會再與支持物或懸掛物發(fā)生作用。是否發(fā)生完全失重現(xiàn)象與運動方向無關(guān)，只要物體豎直向下的加速度等于重力加速度即可。
只有在平衡狀態(tài)下，才能用彈簧秤測出物體的重力，因為此時彈簧秤對物體的支持力(或拉力)的大小恰等于它的重力。假若系統(tǒng)在豎直方向有加速度，那么彈簧秤的示數(shù)就不等于物體的重力了，大于mg時叫“超重”小于mg叫“失重”(等于零時叫“完全失重”)。
注意：物體處于“超重”或“失重”狀態(tài)，地球作用于物體的重力始終存在，大小也無變化。發(fā)生“超重”或“失重”現(xiàn)象與物體的速度V方向無關(guān)，只取決于物體加速度的方向。在“完全失重”(a=g)的狀態(tài)，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，比如單擺停擺、浸在水中的物體不受浮力等。
另外，“超重”或“失重”狀態(tài)還可以從牛頓第二定律的獨立性(是指作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生對應(yīng)的加速度)上來解釋。上述狀態(tài)中物體的重力始終存在，大小也無變化，自然其產(chǎn)生的加速度(通常稱為重力加速度g)是不發(fā)生變化的，自然重力不變。
