關(guān)于慣性教學(xué)的思考

馬新安

在初中物理教學(xué)中，概念是物理大廈的基石，卻往往為教師和學(xué)生所忽視；殊不知，沒有對物理概念深刻的認(rèn)識和理解，其他一切都為空中樓閣.由于缺乏對概念的深入了解與認(rèn)識，對一些常見的問題，學(xué)生卻屢屢犯錯.下面結(jié)合自己的教學(xué)實踐談點體會.

一、在教學(xué)中，要全面闡述慣性，并指出其與慣

性現(xiàn)象的區(qū)別

通常，大多數(shù)物理教師都能由牛頓第一定律得出，慣性是物體固有的屬性，是物體保持本身運動狀態(tài)不變的一種性質(zhì).然而，往往不能解決學(xué)生心中的困惑：一個物體受力由靜止變?yōu)檫\動，或由運動變?yōu)殪o止，既然物體具有慣性，具有保持原有運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，原來靜止的物體應(yīng)該保持靜止，原來運動的物體應(yīng)該保持運動；慣性是一切物體都具有的，那么受力（非平衡力）的物體的慣性是否還存在？這是教學(xué)難點，涉及對慣性的深刻理解.在教學(xué)中，教師必須闡明慣性現(xiàn)象.慣性現(xiàn)象，顧名思義，就是與慣性有關(guān)的現(xiàn)象.常見的慣性現(xiàn)象有：汽車啟動和剎車，車廂里的人會后仰和前傾；運動員賽跑至終點要過一段距離才能停下來；等等.這些事實現(xiàn)象，都是由于物體受非平衡力而改變了運動狀態(tài)，也說明了物體在受力情況下依然具有慣性.慣性是物體的性質(zhì)或特點，而慣性現(xiàn)象是一個事實過程，在這樣的過程中，物體的慣性得以體現(xiàn)，兩者有著本質(zhì)的區(qū)別，其關(guān)系可以說是反映被反映.這只是初步解決了運動的物體和靜止的物體都具有慣性，而受力情況下，物體的慣性如何體現(xiàn)，依然未能明確解釋，需要進(jìn)一步探討和認(rèn)識.

二、慣性的決定因素是質(zhì)量的初步認(rèn)識

用質(zhì)量來描述慣性大小，通過一些實際生活中的現(xiàn)象可以佐證.例如，同樣的力作用在鉛球和乒乓球上，運動狀態(tài)易發(fā)生改變的是乒乓球，難以改變的是鉛球；速度相同的大卡車和小轎車，大卡車更難停下來.因為鉛球和大卡車的質(zhì)量大，所以運動狀態(tài)難以改變.從這個層面看來，慣性反映了物體運動狀態(tài)改變的難易程度，越難，慣性越大，越易，慣性越小.這只是一種定性的描述，未能從本質(zhì)上對運動狀態(tài)改變的難易程度進(jìn)行界定.所以，不能解決學(xué)生的困惑：運動員比賽時，速度大的更難停下來，豈不說明速度越大慣性越大？其實，這是對運動狀態(tài)改變難易程度缺乏清晰的界定造成的.為了解決學(xué)生對這類問題的困惑，筆者通過類比思維，利用比值定義法，引入慣性的定義式，收到了很好的效果.

三、反映慣性大小的物理量──質(zhì)量

在物理學(xué)中，許多物理量是利用比值法來定義的.比如，密度、電場強度、電容、磁感應(yīng)強度等，這些物理量都由其本身的性質(zhì)決定，與外界因素?zé)o關(guān).類似地，既然慣性也由物體本身的性質(zhì)來決定，那也應(yīng)該具有相應(yīng)的定義式.在這樣的定義式中，讓速度成為無關(guān)變量，能夠讓學(xué)生接受慣性與速度無關(guān)的結(jié)論.

首先，用歸謬法，對慣性與速度無關(guān)進(jìn)行論證.假設(shè)慣性與速度有關(guān)，速度越大，慣性越大，那么速度為零，慣性為零，即速度為零的物體沒有慣性，這與慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性矛盾，顯然假設(shè)錯誤，從而得出慣性與速度無關(guān).

其次，對物體運動狀態(tài)改變的難易程度加以界定.物體運動狀態(tài)改變的難易程度可概括為：物體在1s內(nèi)速度改變1m/s所需力的大小.物體在1s內(nèi)速度改變1m/s所需力越大，運動狀態(tài)越難以改變.這里需要指出的是，需用控制變量法來討論運動狀態(tài)改變難易程度，即慣性大??；不能說速度的變化量相同，需要的力大，慣性大，因為未控制時間相同；也不能說速度都發(fā)生變化，時間相同，力越大，慣性越大，因為未控制速度變化量相同.

再次，定義質(zhì)量大小.物體的質(zhì)量在數(shù)值上等于物體在1s時間內(nèi)速度改變1m/s所需力的大小.其定義式為m=Fvt-v0△t.我們知道，對于一個確定的物體，其質(zhì)量與F、v、t無關(guān)，只由物體本身的性質(zhì)決定.可以通過密度作簡單的類比，質(zhì)量改變，體積改變，而對于確定的某種物質(zhì)而言，其密度并未發(fā)生改變.在回答慣性為何與物體的速度無關(guān)時，就比較容易.運動員賽跑，其中一個速度雖大，但我們并不知曉兩個運動物體在1s內(nèi)速度改變1m/s所需的力分別為多大，從而通過速度這個變量無法判斷慣性的大小.通過質(zhì)量的定義式可知，質(zhì)量越大，即物體在1s時間內(nèi)速度改變1m/s所需的力越大，運動狀態(tài)越難以改變，慣性大.

最后，該定義式的理論依據(jù).對其略作推導(dǎo)便可得出，其本質(zhì)是牛頓第二定律的變形，充分說明這種操作的可行性.

綜上所述，在教學(xué)實踐中，教師應(yīng)該遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，從學(xué)生的學(xué)習(xí)實際出發(fā)，改進(jìn)和創(chuàng)新教學(xué)方法，從而提高教學(xué)效率.