教學(xué)生啃好“慣性”這塊骨頭

許永

【摘要】慣性是物體“生來就有的”一種性質(zhì)，它是物體本身的一種屬性，只是由物體自身決定的，與外界條件無關(guān)。無論物體是否受到力，其慣性總是存在的。

【關(guān)鍵字】力；慣性；影響因素

慣性是指物體保持勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。對于《慣性》這一難點(diǎn)，也是重點(diǎn)的內(nèi)容，學(xué)生不易接受，有的學(xué)生只能知道一些表面現(xiàn)象，它也成了學(xué)生學(xué)習(xí)過程中一塊難啃的“骨頭”。我在教學(xué)實踐活動中為了利于學(xué)生理解慣性及正確應(yīng)用慣性解釋實例，總結(jié)一些經(jīng)驗幫助學(xué)生啃好“慣性”這塊骨頭。

一、認(rèn)識對象好啃骨頭

古代人無法理解地球下面的人為什么不會掉下去，此困惑是由于以自己為參考系而產(chǎn)生的。今天的人們無法理解自由落體運(yùn)動及天體的公轉(zhuǎn)運(yùn)動也是慣性運(yùn)動，此困惑是由于以牛頓慣性為"參考系"而產(chǎn)生的。慣性的實質(zhì)就是：物體通過某種運(yùn)動狀態(tài)來保持或主動改變某種運(yùn)動狀態(tài)來達(dá)到其內(nèi)部的熵狀態(tài)的一種屬性。

學(xué)習(xí)慣性，還要從另兩個方面去理解，第一，對于自然界中的任何物體，大到星球，小到分子、原子，一切物體都具有慣性。第二，無論物體處于何時、何地或何種運(yùn)動狀態(tài)，其慣性始終存在。例如，有的學(xué)生在回答問題時，常常在“慣性”一詞前面加上“產(chǎn)生”、“受到”、“出現(xiàn)”等詞語都是錯誤的。這樣強(qiáng)調(diào)，使學(xué)生對慣性的模糊認(rèn)識變?yōu)榍逦?/p>

二、準(zhǔn)確判斷輕松啃骨

1、慣性不是力

我們知道：力是物體間的相互作用，物體只要受到力，就一定有其它物體存在并且施加了作用，可見力是一種作用效果。而慣性是物體不管有無其它物體存在和是否施加作用都存在，而且是不變的性質(zhì)。慣性是物體“生來就有的”一種性質(zhì)，它是物體本身的一種屬性，只是由物體自身決定的，與外界條件無關(guān)。無論物體是否受到力，其慣性總是存在的。

慣性是物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì)。一個物體，只要不受外力作用，原來靜止的就會一直靜止下去，而原來運(yùn)動的則會一直作勻速直線運(yùn)動。這里的問題在于：慣性是否是物體的性質(zhì)？依據(jù)牛頓第一運(yùn)動定律，任何物體均具有慣性。因而，看來慣性不是被研究物體的性質(zhì)，因為這一性質(zhì)是一切物體所具有的，也就是說它與物體的個別特征無關(guān)。因而，慣性只能是存在的一個特征，是被研究對象周圍的環(huán)境在此對象上的表現(xiàn)。換一句話說，它是存在于物體周圍的一種條件，一種約束。

2、慣性的影響因素

有些學(xué)生認(rèn)為：物體速度越大，慣性越大，當(dāng)速度為零時，慣性也就沒有了?？墒乔懊嫖覀円呀?jīng)講過，慣性既然是物體本身的一種性質(zhì)，當(dāng)物體存在時，慣性就存在，可見慣性與物體速度大小是沒有關(guān)系的。那么，慣性的大小究竟與什么因素有關(guān)呢？

慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)。例如：在空中，一架大型客機(jī)和一架小型飛機(jī)以相同的速度向相同的方向飛行，這時兩架飛機(jī)同時接到命令要掉轉(zhuǎn)機(jī)頭往回飛，哪一架飛機(jī)掉轉(zhuǎn)機(jī)頭比較迅速呢？顯然小飛機(jī)轉(zhuǎn)得快，大飛機(jī)轉(zhuǎn)得慢。所以慣性大小與質(zhì)量有關(guān)。質(zhì)量越大，慣性越大。只要物體存在，質(zhì)量也存在，慣性就會存在。

質(zhì)量大的物體在相同的力作用下其運(yùn)動狀態(tài)不容易改變。這是由牛頓第二定律所得到的基本結(jié)論。而事實上物體運(yùn)動狀態(tài)是否變化，物體運(yùn)動狀態(tài)的變化是難還是容易是與慣性無關(guān)的。慣性所揭示出的物體之性質(zhì)不在于其使（或抗拒）物體運(yùn)動狀態(tài)的改變或代表改變的難易程度的能力，而在于它的保持某種特定狀態(tài)（靜止或勻速直線運(yùn)動）的本領(lǐng)：因而慣性與物體的質(zhì)量無關(guān)。倘若慣性與物體的質(zhì)量有關(guān)的話，則我們也可以說力與慣性也有關(guān)系。因為對于相同質(zhì)量的物體而言，力越小其運(yùn)動狀態(tài)就越難改變。

“質(zhì)量是物體慣性大小的量度”這個論題，在幾個角度去看都是錯誤的。第一，質(zhì)量不是物體慣性大小的量度。個別研究對象的質(zhì)量與其所揭示的慣性毫無關(guān)聯(lián)。因為這兩者從數(shù)量上來看是一對無窮大的關(guān)系，從內(nèi)容上來看是個體與存在的關(guān)系，在它們之間，人類的理性不可能找到邏輯上的因果鏈。第二，“物體的慣性”這樣的說法缺乏依據(jù)，因為慣性不是物體的性質(zhì)。物體只是作為慣性的表現(xiàn)者而存在的。第三，“慣性的大小”這樣的說法也缺乏依據(jù)，因為慣性沒有大小，慣性只是存在的一種表達(dá)方式，一種特定狀態(tài)的顯現(xiàn)。第四，既然慣性并無大小，我們也不可去進(jìn)行量度，事實上，任何一本教科書上也沒有指出慣性與質(zhì)量的函數(shù)關(guān)系，因為這一函數(shù)關(guān)系并不存在，它只是人們的一個虛假的邏輯推測，誰也不能證明質(zhì)量與慣性成正比或不成正比，更不能得出它們之間的比例系數(shù)，因為這些關(guān)系均是虛假的。因而，物理學(xué)界流傳的物體的慣性等于它的質(zhì)量只是人們一個隨心所欲的錯誤言說。

此外需特別強(qiáng)調(diào)的是慣性與物體的運(yùn)動速度沒有直接關(guān)系。高速行駛的車輛因慣性而不能及時制動常造成交通事故。所以，在城市的市區(qū)，對機(jī)動車的車速都有一定的限制，以利于行車安全。在這里，不能及時制動是由于慣性還是由于制動力不夠大？略作思考，讀者就可判斷出是由于后者。將慣性看成一種破壞力是十分荒唐的。而發(fā)生交通事故的真正原因是，由于車輛質(zhì)量較大，而相應(yīng)的制動力在如此質(zhì)量的物體上所產(chǎn)生的加速度很小，不能使車輛很快地減速，從而在短時間內(nèi)停下來。倘若對于質(zhì)量較大的車輛來說制動力也允許更大，那么作者認(rèn)為還是可以在一定的時間內(nèi)制動車輛的。？并且，這個例子中的“高速行駛的車輛”及“對機(jī)動車的車速都有一定的限制”的字句很容易使學(xué)生認(rèn)為慣性和物體的運(yùn)動速度有關(guān)。這對于初學(xué)者來說是一個很大的誤導(dǎo)。

三、掌握步驟啃好骨頭

我們發(fā)現(xiàn)許多同學(xué)在解答有關(guān)現(xiàn)象的問題時，常常只會籠統(tǒng)地回答“這是由于物體的慣性原因造成的”，表達(dá)得很不準(zhǔn)確，不能夠回答問題的實質(zhì)。為了提高分析問題的能力和培養(yǎng)表達(dá)能力，可以按一定的步驟進(jìn)行分析，供大家參考。

a.確定研究對象。

b.弄清研究對象原來處于什么運(yùn)動狀態(tài)。

c.分析研究對象的受力情況。

d.由于慣性，研究對象運(yùn)動狀態(tài)的改變情況。

通關(guān)上述闡述，能夠說出了問題的實質(zhì)，有利于改變學(xué)生的一些習(xí)慣思維，使學(xué)生對慣性的認(rèn)識更透徹，提高了學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)習(xí)好物理基礎(chǔ)知識奠定了良好的根基。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬英卓：用慣性力學(xué)三定律解力學(xué)習(xí)題?！懂?dāng)代物理世界—物理論文集》網(wǎng)站

[2]引力神話的根源———解釋慣性力學(xué)三定律一文由