孔波 宁波市江北中学 315020
摘要 认识惯性,应该跟力改变物体的运动联系起来。惯性是物体有保持原来的运动状态的属性。没有力作用,物体将永远保持原来的运动状态。有力的作用,外力和惯性两个因素决定了物体运动状态改变状况。
关键词 惯性 力 保持 改变 延续 牛顿第一定律
什么叫做惯性?物体有保持原来的运动状态的属性叫做惯性。这个问题看似简单,但真正理解惯性,弄清物体的运动状态和惯性的关系却不那么容易。
记得自己在初中学习惯性概念时,老师是这样解释惯性的:举例说汽车在车站起动时,发动机产生牵引力。因为汽车有惯性,要保持原来的静止状态,汽车不能马上就快起来;汽车快到车站时,发动机关闭,没有牵引力,因为汽车有惯性,不能立即停止,它仍要向前运动一段距离,速度逐渐变慢直到停止。老师的解释使我这样理解惯性:惯性使物体的运动要延续一段时间。
认识惯性应该跟力的作用联系起来。力改变物理的运动状态而不是维持物体的运动。但是缺乏物理知识的学生多半认为物体受力就运动,没有受力就静止。加上对惯性概念的模糊认识,会得出这样的结论:静止在车站的汽车,发动机起动产生牵引力,汽车就运动。牵引力越大,运动越快。要是汽车没有惯性,它将立即停止运动。汽车的惯性使它延迟运动。快行驶到车站的汽车,只要关闭发动机,没有牵引力它要停止运动,要是汽车没有惯性,就会立即停住。惯性使汽车的运动延迟一段时间。
正确理解惯性应跟牛顿第一定律联系起来。没有力的作用,静止的物体将保持静止,运动的物体将保持匀速直线运动。一切物体都有保持原来的运动状态不变的性质叫做惯性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆学生对于没有力的作用,静止的物体保持静止能够接受,对于运动的物体,没有力的作用,将保持匀速直线运动状态感到奇怪,总认为没有力物体最终要停止运动。惯性则是使物体的运动状态延续一段时间而已。可以这样说:没有力的作用,运动的物体在运动一段时间后最终停住,还是永远运动下去,是对牛顿第一定律和惯性概念正确理解的分水岭。
研究物体的运动状态,惯性和力是两个决定的因素。物体的惯性是内因,它将使物体保持原有的运动状态而不使物体的运动延续一段时间。外力作用使物体改变运动状态。外力是外因。外力越大物体运动改变越快。外因和内因共同决定物体运动状态改变的快慢程度。运动状态延续时间的长短取决于运动状态改变的快慢的程度。全面理解惯性和力两个因素决定物体的运动状态改变快慢的程度,才能真正理解惯性概念,理解力的作用效果,理解牛顿第一定律。否则即使将牛顿第一定律背得滚瓜烂熟,对物理规律和物理概念仍然是一知半解。
生活中有很多与惯性有关的现象。能否正确地解释,体现了对惯性和力两个因素决定物体运动状态的改变程度是否真正确掌握。例如人在跑步前进时,被脚下的石块绊了一下容易跌倒,这是什么原因?很多学生会回答说是惯性的原因。我在学生这样回答后再问学生,坐着的人有没有惯性?站着的人有没有惯性?他们会不会跌倒?这样学生会对前面的问题进行重新思考。人在跑步前进时,人处在运动状态,惯性使人继续前进。但脚前的石头挡住了人脚,即有外力作用人脚,使人脚的运动改变,脚在短时间内停住,而脚以上身体部分继续向前运动使人发生转动而跌倒。说到底这仍是惯性和外力共同作用的结果。只回答惯性原因问题只答对一半会造成片面地看待问题。
利用和防止惯性也是我们常常遇到的问题。例如手枪发射子弹是利用惯性;在高速公路行驶的汽车中的人要系好安全带,以防汽车紧急刹车时因惯性受到伤害。但有些问题不能笼统地用增大惯性或减小惯性来解释。例如骑自行车过桥,上桥前应用力蹬几下,有人认为是增大惯性冲过桥去。这样说法不科学,仍未正确理解惯性。因为人在骑自行车过桥过程中,惯性保持不变。上桥前用力蹬几下是人做功,增加了人与车的动能。上桥过程中随着人车高度的增加,动能转化为重力势能,这要从功能角度来解释。利用惯性和防止惯性不能说增大惯性或减小惯性,因为惯性是物体本身的属性,是客观存在的,没有特殊情况是不会增加或减小的。
初中的物理(或科学)教材没有提到描述物体惯性大小的物理量是质量,这是因为在初中阶段,只能定义质量是物体所含物质的多少。为了不使问题复杂化,在初中不宜提惯性与质量的关系。个别老师为深化教学内容,,提出了质量是描述物体惯性大小的物理量。我们认为还是不讲为好,因为不好处理两个质量定义的问题。另外质量不是唯一描述物体惯性的物理量,在物体做平动运动时质量是物体惯性大小的量度。但在物体做转动运动时转动惯量是物体惯性大小的量度。考虑到初中学生的知识水平和接受能力,不讲惯性定量表达的内容,对于学生理解惯性,理解力产生的效果,理解牛顿第一定律更有好处。
参考文献
【1】中学物理教师手册编写组.《中学物理教师手册》.上海.上海教育出版社.1983.
论文作者:孔波
论文发表刊物:《中国科技教育·理论版》2016年第4期
论文发表时间:2016/5/30
标签:惯性论文; 物体论文; 状态论文; 汽车论文; 作用论文; 牵引力论文; 外力论文; 《中国科技教育·理论版》2016年第4期论文;