一道題引發(fā)的思考

郭俊偉

高中物理課本中有這樣一段話：“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變?yōu)橹埂?這是牛頓第一定律.物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，這種性質(zhì)叫慣性，所以牛頓第一定律又叫慣性定律.質(zhì)量是物體慣性大小的量度（慣性大小體現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變難易程度上）.這些內(nèi)容是大家都非常熟悉的.解決問題時(shí)是否能熟練準(zhǔn)確地應(yīng)用呢？我們看下面的例題.

例1一輛正在以速度v勻速前進(jìn)的客車，遇到障礙物，司機(jī)緊急剎車，乘客會(huì)向前傾倒，試敘述其原因.

答案：乘客與客車一起以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，車突然停止運(yùn)動(dòng)（實(shí)際上是一個(gè)短暫的減速過程，簡(jiǎn)化為突然停止運(yùn)動(dòng)），人的下半身由于和車一起停止運(yùn)動(dòng)，上半身由于慣性保持原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，發(fā)生向前傾倒現(xiàn)象.

這個(gè)答案有什么問題？我們?cè)倏聪旅娴睦}.

例2一條紙帶放在水平桌面上，上面豎直放一筆帽，快速抽出紙帶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)筆帽未傾倒，原因是什么？

答案：由于慣性，筆帽要保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)，所以未傾倒.

這個(gè)答案值得商榷.

試想，如果我們不是很快抽出紙帶，而是較慢地抽出紙帶，會(huì)發(fā)現(xiàn)筆帽傾倒了.難道這種情況下筆帽就沒有了慣性？答案顯然出了問題.

我們可以對(duì)筆帽進(jìn)行受力分析，如右圖，筆帽受到重力、支持力和紙帶對(duì)筆帽的摩擦力三個(gè)力作用.

設(shè)筆帽和紙帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則不論快速抽出或者較慢抽出，滑動(dòng)摩擦力大小都有f=μN(yùn)=μmg.

筆帽受合力大小等于f=μN(yùn)=μmg，相同，為什么快速抽出紙條時(shí)筆帽未傾倒，而較慢抽出時(shí)筆帽卻傾倒呢？

通過分析可知，原來的答案是錯(cuò)誤的.錯(cuò)誤是由缺乏分析、盲目做題造成的.

讓我們分析，就會(huì)明白：快速抽出紙帶時(shí)紙帶和筆帽兩者作用時(shí)間短，而較慢抽出時(shí)兩者作用時(shí)間長(zhǎng).根據(jù)動(dòng)量定理，F(xiàn)合t=mv-0可知，快速抽出時(shí)，受合力相同，而力對(duì)筆帽作用時(shí)間短，筆帽動(dòng)量改變小，接近于0，故未傾倒；較慢抽出時(shí)，筆帽下半部動(dòng)量改變大，上半部由于慣性要保持靜止，故傾倒.

綜上，我們?cè)趹?yīng)用概念、定律解題時(shí)，一定要認(rèn)真分析，謹(jǐn)慎答題.