“惯性”及其现象解释

在讲授“惯性”一节时,有不少同学对“惯性”这一概念认识不清、理解不深。致使在解释惯性现象时,常常在“惯性”前面加上“产生”“受到”“出现”等错误词语。甚至在解释惯性现象的问题时无从下手。为此,笔者做了如下几点尝试。

一、引导学生从惯性一词的字面含义去帮助和加深对其物理意义的理解

“惯”在汉语中含有“一直”“总是”“不变”之意。因此,“惯性”这一物理名词的“惯”字具有三重含义。

第一,从“惯性”这一物理概念的内容讲,“惯”可理解为“不变”。那么,“惯性”应理解为“不变的性质”。可是到底是什么不变呢?是物体保持原来的运动状态不变。故惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质。

第二,从“惯性”所存在的范围讲,“惯”可理解为“一直”“总是”。那么,“惯性”是指“一直总是”具有的性质,即“任何物体在任何情况下都有”的性质。也就是说,自然界中所有物体,无论是运动的还是静止的,无论是巨大的还是微小的都有这一性质;另外,对同一物体而言,无论物体在何时何地或处于何种运动状态这一性质都始终存在,既不会消失,也不会时有时无。因此,“惯性”一词前面不能加上“产生”“出现”等词语。

第三,从影响“惯性”大小的因素上讲,“惯”仍有不变之意。即:一个物体的惯性大小只由它本身的质量决定,与其他外界因素无关。只要它的质量不变,其“惯性”大小就保持不变。

通过以上对“惯性”一词字面含义与物理意义的引申、结合、分析,既提高了学生对“惯性”理解的兴趣,又加深了对“惯性”的理解深度,同时也有助于增强对惯性含义的记忆。

二、引导学生注意三个方面的区别

1.要区别惯性和惯性定律

惯性定律是强调物体在“不受外力作用”的条件下,“总保持匀速直线运动状态或静止状态”。反之,如果受到外力作用,物体的运动状态可能发生改变。即,惯性定律是物体在理想情况下的运动规律。其意义在于发现了“力不是维持物体运动的原因”,而是“改变物体运动状态的原因”,而惯性是指物体本身具有的一种性质。

2.要区别惯性和力

在实践中,由于运动物体受到阻碍时,会表现出“力的作用”,有的同学就认为是“惯性力”“冲力”等,把惯性误认为是一种力,混淆了惯性和力的概念。其实惯性是物体本身所固有的一种性质,它既不对别的物体施加作用,同时也不被其他物体施加作用。因此,它不是力。反过来,如果是“力”,必有施“力”的物体,所谓“惯性力”无论如何是无法找到施力物体的。所以,物体受到“惯性力”的说法是不妥的。自然,说物体“受到”惯性也是错误的。

3.要区别惯性和运动状态的关系

由于我们在学习惯性时,经常是以车辆突然开动或紧急刹车等运动状态的改变来揭示其存在的。以致有的同学认为:物体只有在运动状态改变时才有惯性。这是一种误解。因为物体存在惯性与物体“表现不表现出惯性”不是一回事。我曾给学生这样比喻:一个人有钱与他“是否真买贵重物品”即是否表现出“有钱”是没有必然联系的。

相反,有些同学从惯性的内容出发,认为“物体做匀速直线运动或静止时”运动状态不变,才有惯性。这同样是错误的。因为,是否具有“保持原来运动状态不变”的性质,与能否保持“原来运动状态不变”是两码事。物体保持运动状态不变的性质即惯性是物体固有的,无须任何条件。而能否“保持运动状态不变”则是有条件的,即无任何外力作用时才能实现。即使物体受到外力,运动状态发生改变,但自身所具有的“保持运动状态不变”的这一性质仍然存在。这又如同:一个乐于助人的人独自走在荒郊野外无法帮助别人,但其乐于助人的好品质仍然存在。

因此,要牢牢掌握:无论运动状态如何,是否改变,物体的惯性始终存在。

三、指导学生解释惯性现象的问题时,按“五步”程序进行

1.确定研究对象;

2.确定研究对象原来的状态;

3.分析某一过程中研究对象是否受到力的作用;

4.受力的物体(或部分)要改变运动状态,未受力的物体由于其惯性仍然保持原来的运动状态不变;

5.得出结论。

例如:汽车刹车时,站在车车里的人为何向前倾倒?

解析:

1.研究对象:车里的人;

2.原来(刹车前)的运动状态:同车一样的速度向前运动;

3.某一个“过程”(刹车)中的受力情况:脚受到阻力,身体上部未受到阻力;

4.受力者(或部分)要改变原来的运动状态:脚受到阻力停止向前运动;

不受力者(或部分)由于惯性继续保持原来的运动状态不变:身体上部由于惯性继续保持其向前运动的状态。

5.结论:所以人向前倾倒。

通过以上的努力,使学生更正了某些错误的认识,加深了对“惯性”的理解,基本掌握了运用惯性原理解释惯性现象的方法。

(作者单位:河南省洛阳市宜阳县城关镇一中)

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