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物理思与行09
牛顿第一定律的演绎史及其影响
牛顿第一运动定律，简称牛顿第一定律。
又称惯性定律、惰性定律。
在初中物理教材中描述为：
一切物体在没有受到外力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
物体都有维持静止和做匀速直线运动的趋势，因此物体的运动状态是由它的运动速度决定的，没有外力，它的运动状态是不会改变的。
物体的保持原有运动状态不变的性质称为惯性（inertia）。
所以牛顿第一定律也称为惯性定律（lawofinertia）。
而高中教材常见的完整表述：
任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。
英国物理学家艾萨克·牛顿于1687年，在巨著《自然哲学的数学原理》里，提出了牛顿运动定律，牛顿第一运动定律就是其中一条定律。
牛顿第一定律与牛顿第二、第三定律构成了牛顿力学的完整体系。
牛顿第一定律给出了惯性系的概念，第二、第三定律以及由牛顿运动定律建立起来的质点力学体系只对惯性系成立。
因此，牛顿第一定律是不可缺少的，是完全独立的一条重要的力学定律。
公元前5世纪的德谟克利特、伊壁鸠鲁认为：
“当原子在虚空里被带向前进而没有东西与他们碰撞时，它们一定以相等的速度运动。
”这只是猜测或推想的结果。
公元前4世纪，希腊的哲学家亚里士多德指出：
力是维持物体运动的原因，有力就有运动，没有力就没有运动。
虽然这是一个错误的观点，但他第一次提出了力与运动间存在关系的论点，这就是他对动力学的贡献。
6世纪希腊学者菲洛彭诺斯对亚里士多德的运动学说持批判态度。
他认为抛体本身具有某种动力，推动物体前进，直到耗尽才趋于停止，这种看法后来发展为“冲力理论”。
14世纪，以布里丹、阿尔伯特、奥里斯姆等人提出“冲力理论”，他们认为：
“推动者在推动一物体运动时，便对它施加某种冲力或某种动力，速度越大，冲力越大，冲力耗尽时，物体停止下来。
”这为伽利略和牛顿开辟了道路。
17世纪，伽利略，在自己的著作中多次提出类似于惯性原理的说法。
他分别于1632年和1638年，在《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》和《关于力学和运动两种新科学的谈话》（简称《两门新科学》）中记录了他的理想斜面实验，并推想得到结论：
“假设物体沿光滑斜面落下，并沿着另一斜面向上运动，则物体不受斜面倾角的影响仍将达到和原来同样的高度，只是需要的时间不同而已。
”伽利略得到的结论，打破了自亚里士多德以来一千多年间关于受力运动的物体，当外力停止作用时便归于静止的陈旧观念。
伽利略的思想无疑地比他的前辈前进了一大步，这已经很接近惯性定律，但是伽利略还没有摆脱亚里士多德的影响，还不能说伽利略发现了惯性定律。
1644年，笛卡尔在他的《哲学原理》一书中弥补了伽利略的不足。
他明确地指出，除非物体受到外因的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，并且还特地声明，惯性运动的物体永远不会使自己趋向曲线运动，而只保持在直线上运动。
他把这条基本原理表述为两条定律：
一、每一单独的物质微粒将继续保持同一状态，直到与其他微粒相碰被迫改变这一状态为止；二、所有的运动，其本身都是沿直线的。
然而笛卡儿没有建立起他试图建立的那种能演绎出各种自然现象的体系，其中许多是错误的，不过他的思想对牛顿的综合产生了一定的影响。
笛卡儿的贡献在于他第一个认识到力是改变物体运动状态的原因。
1687年，牛顿在笛卡尔、伽利略等人工作的基础上，撰写《自然哲学的数学原理》，摆脱旧观念的束缚，把惯性定律作为第一原理正式提了出来：
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。
他提出了保持匀速直线运动状态和静止状态是物体的固有属性的观点，以及从中得出的惯性参照系的概念。
伽利略研究运动学的方法是把实验和数学结合在一起，既注重逻辑推理，又依靠实验检验。
他对光滑斜面的推论是通过实验观察，并推论得到的。
但是这个完全光滑的斜面在现实中不存在，因为无法将摩擦力完全消除，因此理想斜面实验属于伽利略的逻辑推理部分。
现实中，当一个球沿斜面向下滚时，它的速度增大，而向上滚时，它的速度减小。
由此伽利略推论，当球沿水平面滚动时，它的速度应不增不减。
实际上他发现，球愈来愈慢，最后停下来。
伽利略认为，这并非是它的“自然本性”，而是由于摩擦阻力的缘故，因为他同样还观察到，表面愈光滑，球便会滚得愈远。
于是他推论，若没有摩擦阻力，球将永远滚下去。
伽利略的理想斜面实验如图所示，让小球沿一个光滑斜面从静止状态开始下滚，小球将滚上另一个斜面，达到与原来差不多的高度然后再下滚。
他推论，只是因为摩擦力，球才没能达到原来的高度。
然后，他减小后一斜面的倾角，小球在这个斜面上仍达到同一高度，但这时它要滚得远些。
继续减小第二个斜面的倾角，球达到同一高度就会滚得更远。
于是他对斜面平放时的情况进行研究，结论显然是球将永远滚下去。
这就是说，力不是维持物体的运动即维持物体的速度的原因，而恰恰是改变物体运动状态即改变物体速度的原因。
因此，一旦物体具有某一速度，如果它不受力，就将以这一速度匀速直线地运动下去。
牛顿第一定律给出了一个没有加速度的参考系──惯性系，使人们对物理问题的研究和物理量的测量有意义，从而使它成为整个力学甚至物理学的出发点。
牛顿第二、第三定律以及由牛顿运动定律建立起来的质点力学体系，如动量定理、动量守恒定律、动能定理等，只对惯性系成立。
牛顿第一定律是其他原理的前提和基础。
第一定律中包含的基本概念，奠定了经典力学的概念基础，从而使它处于理论系统中第一个原理的前提地位，这表现在：
（1）首次批驳了延续两千多年的亚里士多德等人错误的力的概念，为确立正确的力的概念奠定了基础。
（2）第一次科学地给出了力的定性定义（含力的本质和力的效果）。
（3）第一次提出了经典力学的几个基本概念，为第二、第三定律以及由牛顿运动定律建立起来的质点力学体系原理奠定了概念基础。
牛顿第一定律的产生过程
两千多年前，古希腊伟大的科学家亚里士多德就对力和运动的关系进行了阐述，他认为：
力是维持物体运动的原因，物体受到力才会运动，不受力就会停止运动。
他的这个结论是通过对周围事物的直接观察而得出的，符合人们的直观感觉。
比如说，用力推木块，木块才会动起来，停止用力，木块就会停下来。
因此，这个观点主宰了人们近两千多年。
意大利科学家伽利略是第一个意识到直觉有时并不可靠的人。
他在研究物体在斜面上的运动时，发现：
当球从一个斜面上滑下来又滚上第二个斜面时，球在第二个斜面上所达到的高度与从第一个斜面上开始滑下来时的高度几乎相等。
于是伽利略断定高度上的这点微小差别是由于摩擦而产生的，如果能将摩擦完全消除的话，高度将恰好相等。
然后，他进行了推想：
在完全没有摩擦的情况下，不管第二个斜面的倾斜角多么小，即使放平了，小球也“想”运动到原来的高度，于是只好永远运动下去了。
通过斜面实验，伽利略提出了自己的观点：
摩擦是影响物体运动的原因，没有摩擦，物体将在水平面上永远运动下去。
法国科学家笛卡尔等人又在伽利略研究的基础上进行了更深入的研究，对伽利略的观点进行了补充。
他认为：
如果运动物体，不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不会变，将沿原来的方向匀速运动下去。
他还明确指出：
除非物体受到外力的作用，否则物体将永远保持其原来的静止或运动状态，并且永远不会使自己做曲线运动，而只保持在直线上运动。
他第一个认识到力是改变物体运动状态的原因。
英国的科学家牛顿对力和运动的关系进行了更深层次的研究，对伽利略和笛卡尔的观点进行了补充。
他认为：
运动的物体不受力，将永远做匀速直线运动，静止的物体不受力将保持静止状态；保持匀速直线运动状态和静止状态是所有物体的固有属性，直到有外力的作用，它才会改变这种状态。
在前人经验和研究成果基础上，牛顿总结、概括出了一条重要的物理定律：
一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
这条定律被人们称为牛顿第一定律。
一切物体都有保持原来运动状态不变（匀速直线运动状态或静止状态）的性质，物体的这种性质叫做惯性，因此牛顿第一定律也被常常称作惯性定律。
体育运动与摩擦
相互摩擦的两个物体，在接触面上发生的阻碍相对运动的力叫做摩擦力。
摩擦力的大小跟压力的大小和接触面的粗糙程度有关。
任何物体在运动过程中都要受到摩擦力的作用，参与各种运动的运动者和运动器械也会受到摩擦力的作用。
需要增大摩擦提高运动成绩的运动项目
举重运动员、体操运动员在比赛前擦“白粉（碳酸镁）”。
在比赛前人容易紧张，紧张时手容易出汗，导致手和器械间的摩擦减小，进而影响比赛成绩。
运动员上场之前在手上擦些“白粉”可增大手与被握物体之间的摩擦，减少运动中的失误。
短跑运动员穿钉鞋。
短跑运动员奔跑时蹬地的力很大，一般鞋底和地面之间的摩擦不能很好地阻止脚和地面之间的相对运动，短跑运动员在短跑时要换上短跑运动鞋。
这种鞋的底部安有小钉，运动员在高速奔跑时，小钉可以扎进跑道，有效地防止运动员打滑摔倒，增大了摩擦力。
篮球表面分布一层点状小颗粒。
爱打篮球的同学会发现，在篮球的表面分布一层点状颗粒，这些点状颗粒增大了接触面的粗糙程度，有效地增大了手和球之间的摩擦，在持球和传球过程中不易打滑。
足球运动员穿钉鞋，守门员带专用手套。
由于足球运动员在奔跑过程中需要突然加速或突然制动，就需要较大的摩擦做保证。
所以，足球运动员都穿着既舒服又能增大摩擦的钉鞋。
守门员为了能扑住快速飞来的足球也需要较大的摩擦力，所以他们要戴上能产生较大摩擦力的特制手套。
需要减小摩擦提高运动成绩的运动项目
滑冰运动员冰鞋下面安冰刀。
不论是短道速滑还是花样滑冰，运动员都要穿上带冰刀的滑冰鞋。
冰鞋下面的冰刀增大了人对冰面的压强，使冰面在较大压强作用下熔化减小了摩擦，增大了运动员在冰上的滑行速度，提高了运动成绩和竞技运动的激烈程度和观赏性。
冰壶运动员在冰壶前方“刷冰”。
冰壶比赛时，有两名运动员在冰壶前方负责“刷冰”，其目的是根据比赛需要，通过“刷冰”使冰熔化，减小摩擦，进而使冰壶运动到合适的位置以赢得比赛。
在游泳比赛中，身体和水之间的摩擦是有害的，运动员常穿特殊的游泳衣──“鲨鱼皮泳衣”。
穿这种游泳衣的目的是减小运动员与水之间的摩擦，提高成绩。
在2000-2008三届奥运会上，优秀选手的游泳技术和高科技的完美结合，让人们欣赏到了高水平的比赛。
但因为这种泳衣造价很高，不易普及，影响运动的公平性，2009年国际泳联决定禁止使用。
降落伞
降落伞是大家都熟悉的一种空降工具，它利用空气阻力，将人和物体从空中安全降落到地面，在军事、民用和体育等方面都有着广泛的用途。
关于降落伞的发明，在我国远古时期流传着这样一个传说：
据说舜自幼丧母，父亲偏爱后妻及其儿子，因而渐渐讨厌舜，甚至要加害于他。
一次，他让舜爬到高处去修理粮仓，然后偷偷撤去木梯，在粮仓内放火企图烧死舜。
舜急中生智，抓起身旁的一顶芦苇大斗笠，双手把它高举过头顶，纵身跃下，结果安然脱险。
可以说，这是远古时期人们对降落伞原理的最早尝试。
早在15世纪，利用降落伞下降的可能性已从理论上得到证明。
1617年，意大利学者魏兰奇奥曾在他的著作中谈到，把方形帆布固定在尺寸相等的四根木棍上，在四个角上拴上四根绳子，一个人用双手扯住他们，就可以从高空跳下。
1628年，意大利监狱里的犯人拉文将几根绳子系在伞幅条上，另一端与手柄相连，在一个夜晚，手攥伞绳手柄从狱堡上跳下。
这次冒险载入了跳伞史册。
中国的雨伞传入欧洲后，在1777至1779年，法国人曾试制了一顶降落伞，伞衣直径为2.5米，有22根吊绳，在伞的下部系一个吊篮，里边装了一只绵羊，然后，他们把降落伞从35高的塔上投下，羊安全落地。
第一个真正从天空跳伞成功的人是法国青年加勒林。
1797年10月22日，加勒林在巴黎乘一个巨大的热气球升至100米的天空。
他砍断系绳，将气球放走。
吊篮脱离气球后，朝地面急速坠落。
游览的人们发出一片惊叫。
正当人们为他的生命担忧之际，突然连在吊篮上的一块白色大帆布蘑菇般地张开，载着加勒林摇摇摆摆地落在地面。
这就是人类跳伞运动的开始。
1911年，俄国退役炮兵中尉克杰尼柯夫发明了世界上第1个能折叠的、固定在人身上的背包式降落伞，经过改进，这种伞就系在飞行员身上，供危急时刻使用。
根据不同需要，可使用不同类型的降落伞。
现在，随着科技的发展，降落伞的设计得到了很大的改进。
到了20世纪，由于飞机的问世和航空事业的发展，降落伞变成了不可或缺的重要安全用品，为飞行中的人们提供着逃生的保障。
紧接着，人们用更轻便、更结实的现代材料来制作降落伞，使它更便于携带，而且能承受高空中的大气压力和风力。
如今，现在的人们还把他用于跳伞运动中，更是成了爱好冒险的人们体验飞行，挑战自我的一个必备品。
有些勇敢的跳伞家不打开降落伞就从大约10公里高空跳下。
他们在向下落下了全程的绝大部分高度之后，才扯动伞环，因此，只有降落的最后几百米是展开了降落伞降下的。
这种跳伞称为迟缓跳伞，极富刺激性。
许多人认为，不打开伞像石块似的直落下来，就跟在真空里落下一样。
假如是这样的话，那么迟缓跳伞的降下时间会比实际所需要的少得多，而最后所达到的速度也会非常大。
是空气的阻力妨碍了速度的增加。
据研究，空气的阻力是跟着速度的增加而增加的，而且增加得非常显著。
跳伞员在不打开伞落下的时候，由于一开始只受到向下的重力，将向下做加速运动。
随着速度越来越大，身体受到的向上的阻力也逐渐变大，当阻力等于重力时，速度就不再增加，做匀速运动。
据计算速度大约只在最初的12秒钟里是不断增加的，也许还不到12秒钟，试人的体重而异。
在这十多秒钟里，跳伞员大约降下400－450米，产生了大约50米/秒的速度。
以后在不打开伞降落的路上，便都是用这个速度匀速落下。
当然，如果以这样的速度落地，跳伞员的身体肯定是吃不消的。
所以，离地面的最后几百米是要展开降落伞的。
此时人和伞受到的向上的空气阻力将大于跳伞员受到向下的重力，于是跳伞员将向下做减速运动，到达地面的速度减为约5米/秒。
中国神舟飞船上的降落伞是世界上最大的降落伞。
如果说飞船发射时需要加速的话，那么飞船返回时则需要减速。
当飞船启动返回程序，返回舱下降到距地面15千米时，它所受到的空气阻力等于它所受的重力，下降速度开始由超音速减到亚音速，并稳定在200米/秒左右，这时再减速就要靠降落伞了。
在同等载荷情况下，伞的面积越大，减速效果越好。
神舟飞船的降落伞足有1200平方米，比俄罗斯联盟号飞船的伞还大200平方米。
从伞顶拎起，伞衣有30多米长，加上伞绳，一副降落伞几乎80米长。
如此大的伞，想在室内展开很难找到这么大的房间。
降落伞是用特殊的纺织材料做成的，它薄如蝉翼，但却非常结实，你就是使尽全身力气也无法把它撕破。
它的缝制也很特别，远看它是一块整布，近看它是由1900多块小布像鱼鳞一样链接而成，每块布的四边都用经向和纬向的加强型编织带缝牢，使它能抗住剧烈的撕扯力，布与布之间留有缝隙，为的是减少阻力。
更奇特的是，做伞的布料经过防灼处理，可以耐住400℃的高温而不会被烧焦。
整个伞铺在地上有小半个足球场大小，可叠起来却只有一个小提包大，重量仅仅90多公斤，如果用普通航空降落伞的材料来做这么大的伞的话，体积和重量都会增加3倍以上。
伞绳的材料也不敢小看，别看它直径只有25毫米、比鞋带还细，可是一根细绳就能承重300公斤！
神舟飞船的返回舱3吨多重，近百根伞绳“拉住”返回舱，可以说是举重若轻、安全无比。
这顶大伞是不能一下子全部打开的，否则伞会被空气崩破，返回舱也会随之被摔烂。
科学家为开伞设计了一套程序，先是打开一个引导伞，引导伞工作16秒钟，返回舱的下降速度可由180米/秒减至80米/秒，然后由引导伞拉出一具减速伞，再由减速伞带出主伞，主伞先开一个小口，慢慢地全部撑开，这时返回舱的下降速度逐渐由80米/秒减到40米/秒，再减至15米/秒。
但是，即便是这样的速度，宇航员落地也会被墩个半死，怎么办？
科学家在返回舱底部安装了一个γ探测仪，当飞船距地面1米高时，γ探测仪发出信号，“指挥”飞船上的缓冲发动机点火，给飞船一个向上抬的力，飞船的落地速度便减到了1～2米/秒，航天员在里面便可以安然无恙了。
飞船落地后并非万事大吉，偌大的降落伞被风吹鼓，就像一头牛劲十足的大气球，它可以拖着返回舱顺风滚动七八千米，被束缚在座位上的航天员会很难受。
“卸磨杀驴”的话听过吧，这事真应验到降落伞上了。
在返回舱落地的前4秒，也就是一刹那间，降落伞上的切割器会“咔嚓”一下齐刷刷地剪断近百根伞绳，让降落伞独自飘落，保证返回舱不被伞拖走。
飞机在降落的时机尾有个降落伞，是用来减小飞机着陆时滑跑速度的伞状工具。
通常由主伞、引导伞和伞袋等组成，装在飞机尾部的伞舱内。
飞机着陆滑跑中，由飞行员操纵打开伞舱门，引导伞首先张开，将伞袋拉出，打开主伞，伞衣被拉出张开后可增大空气阻力，向后拖拽飞机，使之减速，缩短滑跑距离。
这时的降落伞应该叫减速伞比较准确。
思考题：
1．科学研究表明：
空气对运动物体的阻力与物体速度的大小有关，物体速度越大，其受到的空气阻力越大。
若不考虑雨滴质量的变化和风速的影响，雨滴由云层向地面下落的过程中，其运动情况是先做 运动，后做 运动。
（选填“加速”“减速”或“匀速”）
2．已知物体运动速度越大，受到的空气阻力越大。
某同学从离地1米高的地方向上抛出一个小球，小球到达最高点后落到地面上如下图所示。
小球处于 时，受到的合力最大 （选填“抛出点上方一厘米处”“最高点”或“落地点上方一厘米处”）。
在小球从抛出到落地的整个过程中，小球受到的合力 （选填“先变大后变小”、“先变小后变大”、“一直变大”或“一直变小”）。
答案：
1．加速 匀速
2．抛出点上方一厘米处 一直变小
提示：
当小球处于抛出点上方一厘米处时，小球受到竖直向下的重力和竖直向下的阻力作用，因此合力大小等于重力和阻力之和；
当小球处于最高点时，小球只受到竖直向下的重力作用，因此合力大小等于重力；
当小球处于落地点上方一厘米处时，小球受到竖直向下的重力和竖直向上的阻力作用，因此合力大小等于重力和阻力之差。
汽车安全带及安全气囊的演变
快速行驶的汽车，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身体由于惯性会继续向前运动，在车内与车身撞击，严重时可能把挡风玻璃撞碎而飞出车外。
为防止撞车时发生类似的伤害，公安交通管理部门要求小型客车的驾驶员和前排乘客必须使用安全带，万一发生碰撞，安全带能对人体的运动起到缓冲作用。
在多数轿车上，除了前、后排座位都有安全带外，还安装了安全气囊，一旦车辆发生严重撞击，气囊会自动充气弹出，使人不致撞到车身。
安全带
一名叫尼尔斯的瑞典人发明了沿用至今的三点式安全带。
20世纪40年代，通用汽车公司率先在别克汽车上将安全带作为标准配置。
随着安全带拯救了越来越多的生命，人们也逐渐意识到安全带的重要作用，世界各国纷纷通过立法将安全带的安装和使用作为强制性规定。
自安全带面世以来，全世界已有长达1000万公里的安全带安装进超过10亿辆汽车内，其长度足以围绕地球赤道250圈。
40年内无数生命因安全带而获救，证明了安全带“生命保护绳”的作用。
安全带的发明和使用者最早是当今的汽车安全专家VOLVO，早在20世纪40年代，VOLVO汽车的安全设计就开始启程，20世纪40年代，VOLVO在PV444型车上配置了诸如胶合挡风玻璃和安全车厢的框架机构等创新配置，这种设计和奔驰在巴恩伊上的轿厢安全设计理念如出一辙。
1963年，所有沃尔沃出品的汽车的前座都已经配备3点式安全带作为标准装置，布连为了打开庞大的美国市场，于是联同负责瑞典国内安全带测试及批核的艾当（BertaAdam）博士到美国讲学，并向公众及车厂讲解安全带的优点，可惜收效仍然不大。
3点式安全带开始为人接受始于1967年，布连在美国发表了《28000宗意外报告》，当中记录了1966年瑞典国内所有牵涉沃尔沃汽车的交通意外，数字清楚显示，3点式安全带不但能够保住性命，更能在超过半数的个案中，减低甚至避免乘客受伤的机会。
现在，不少国家都已强制规定使用安全带，虽然大部分地区只要求前座乘客佩戴。
但是第一条强制佩戴安全带的法规直至1971年才在澳洲的维多利亚省通过，接着陆续有其他国家效法，包括1975年的瑞典。
然而，美国却一直没有联邦法规规定车中乘客佩戴安全带，目前美国的安全带使用率约为60％—65％，因为部分州政府已订立有关法规。
至于欧洲，使用率大概是七成，但由于地理及文化因素，各地的差异颇大。
当然，最理想的是达到100％，但这个目标短期内还是遥不可及。
其实，汽车最初面世时，已经有人发觉只要用一条带，将臀部缚在座椅上，便能令颠簸的身子稳定下来，尤其是当时的马路凹凸不平，经常把车上人颠个半死。
可是，即使这种围绕式安全带早于1907年已经注册，可是也一直未受重视。
直至第二次世界大战，才有人开始认真研究安全带的实际用途，但他们却非汽车业人士，而是当时发展迅速的航空工业从业人员。
布连发明的3点式横放v型安全带出现后，情况才扭转过来，这种简单而安全的设计模式，基本上一直沿用下来。
早于1967年已将3点式安全带定为后座标准装置的沃尔沃，更将使用权开放给其他汽车制造商，日后的改良也集中于提高效率及使用时的舒适和方便性
点式安全带的第一次改革于1968年出现，当时一种名叫固定转芯的小装置，首次应用在前座安全带上，3年后后座也采用了。
由于可以容许乘客有更多的活动自由，省却了因适应不同人体形而做出特别调校的麻烦，而且闲置时亦不会碍手碍脚，终于巩固了现代安全带的模式。
不过，直到1986年，后排中间的座位才成功安装3点式安全带，令全车乘客都可以得到周全的安全保护。
1990年，早已把3点式安全带列为所有座位标准装置的沃尔沃汽车再进一步，增设了一种附加设备—安全带束紧器（BeltTensioned），它能够借着感应器于制动时做出的反应，收紧安全带，加强保护力。
安全气囊
安全带的问世拯救了无数人的生命，但仅仅有安全带的汽车却又带来了另外的一个问题。
就是那些车速太快的车主在事故后脊柱折断的事故发生率在不断的攀升。
由于安全带的束缚，身体被死死固定在座位上，头部毫无固定只能依着惯性迁移，于是车祸后的结果是在减少死亡率的同时增加了脊柱损伤人数。
这时候安全气囊应运而生，安全气囊能够有效地保护激烈碰撞导致的头部移动，从而保护脊柱。
随着汽车工业的发展，近年来安全气囊几乎成了各个汽车厂商轿车的标准配备了，保护汽车乘员的想法最先产生于美国。
1952年美国汽车生产者联合会在理论上阐述了这样一种汽车安全系统的必要性。
几乎同时，这种系统的原理图也绘制了出来。
1953年8月,美国人约翰.赫特里特首次提出了“汽车用安全气囊防护装置”，并在美国获得了“汽车缓冲安全装置”专利。
真正实现安全气囊商用的仍然是汽车安全的始祖戴姆勒奔驰，由于当时技术水平的限制，还不能把这种想法或专利付诸实现。
到了1980年，奔驰公司开始实现这种设想，它在自己生产的部分汽车上安装了安全气囊。
而从1985年起，在全部供应美国市场的汽车上都有安装了这种安全系统。
随后，又出现了第一个保护驾驶员旁前排座乘员头部的气囊。
目前，世界上很多国家都有要求在新车上必须安装气囊。
例如在美国，相应的法规已从1989年起实施，该法规要求一定要安装大尺寸的气囊。
而欧洲的专家们则认为最好的方案应该是：
安全带和小尺寸气囊的配合使用。
所以，欧洲的公司只生产小尺寸气囊。
现在，在汽车上，一个气囊安装在驾驶盘上，一个安装在驾驶员旁前排乘员的前面，侧面气囊或者装在车门上，或者装在座椅靠背上。
气囊用尼龙制成，材料厚度为0.45mm。
为了保证气囊的气密性，在其内表面涂复薄薄一层合成橡胶或硅橡胶。
在气囊的内表面固定有专门的带子，这些带子在气囊充气时能使其保持一定形状。
气囊侧面设有许多孔，这些孔用来快速从气囊中排出气体。
这点十分重要的，否则，人就会被气囊推向后面或被一个气囊或几个气囊挤住而受伤。
为避免气囊因长期叠置而成硬
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