關(guān)于慣性問題的分析方法

文/劉釗

摘 要：慣性是一切物體固有的屬性，即保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。在任何時間、處于任何狀態(tài)中的物體都具有慣性，它不因外界（作用力）條件的改變而改變，物體不受外力時，保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)是慣性的表現(xiàn)；受到外力時，物體運動狀態(tài)的改變有難易的區(qū)別，也是慣性的表現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：慣性問題；分析方法；運動狀態(tài)

由于自然界中并不存在顯示慣性運動（勻速運動）的條件——不受力，致使不少學(xué)生對“慣性”是物體的固有屬性認(rèn)識不清，因此在“慣性”一詞前面往往錯加上“產(chǎn)生”“出現(xiàn)”“受到”“給它一個”等詞，如說：“沿著桌面運動的小車遇到障礙物突然停止時，車上的木塊產(chǎn)生（或出現(xiàn)）了慣性……”“當(dāng)小車遇到障礙物突然停止時，車上的木塊還在做勻速直線運動，車給木塊一個慣性，所以……”“汽車急剎車時，乘客會向前傾，是因乘客受到慣性的作用?！?/p>

一、學(xué)生的錯誤認(rèn)識

有關(guān)慣性的現(xiàn)象學(xué)生是比較熟悉的，但對于與慣性有關(guān)現(xiàn)象的整個物理過程，有些學(xué)生卻難以理解和表述，因而產(chǎn)生錯誤的認(rèn)識或發(fā)生概念上的混淆，突出表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.錯誤地認(rèn)為力是使物體產(chǎn)生運動的原因，因而把物體的慣性看作是驅(qū)使物體運動的一種“力”，他們說：“當(dāng)小車遇到障礙物而突然停止時，與車一起運動的木塊還有向前的力，所以它向前倒下?！庇行W(xué)生還常常說：“作慣性運動（勻速直線運動）的物體一定要外力維持，沒有外力，物體就根本動不起來?！彼麄儼蚜蛻T性的概念混淆了，造成了無中生有的力。學(xué)生應(yīng)該明白：通常所見的勻速直線運動中，由于物體受到摩擦力的作用，因而所施的外力純粹是為了克服摩擦力的；物體由靜止到運動，是加速過程，需要外力，這和勻速直線運動的情況不同，如果沒有摩擦，則用以克服摩擦所需的外力也就不必要了；物體由靜止到運動得到一定速度后，若將外力撤去，物體就將保持這個速度做勻速直線運動，這樣就得出了勻速直線運動不需要外力維持的結(jié)論。

2.把慣性和慣性定律混淆，有些學(xué)生錯誤地認(rèn)為只有物體不受外力作用時，物體才具有慣性，他們說：“因為一切物體在沒有受到外力作用時，都具有永遠(yuǎn)保持勻速直線運動和靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，當(dāng)小車遇到障礙突然停止運動時，原來直立在車上的木塊由于沒有受到阻力，它才具有慣性，所以倒下來?！彼麄兣磺濉皯T性”與“慣性定律”的區(qū)別，應(yīng)該指出，慣性是一切物體普遍具有的一種性質(zhì)，不論物體受的合力是否為零，它都具有慣性，而慣性定律（牛頓第一運動定律）則是研究物體在不受外力作用時如何運動的問題，是運動定律，為了突出此時物體僅在慣性支配下運動，故稱為“慣性定律”。但這絕不意味著物體只有這時才具有慣性，要讓學(xué)生要弄清：“保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)（慣性）”與“保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的原因”是兩回事，不可混為一談。

3.由于教材是從火車或汽車突然開動或緊急剎車等運動狀態(tài)發(fā)生改變的過程中揭示慣性的存在的，以致使學(xué)生往往誤認(rèn)為物體只有在運動狀態(tài)發(fā)生改變時才具有慣性，其實，物體在任何時候都具有慣性，與受力與否無關(guān)，與運動狀態(tài)變化與否也無關(guān)，這在前面已作了論述。必須讓學(xué)生明白：人在勻速直線運動的車上或靜止的車上，也都具有慣性，只是它的存在未表現(xiàn)出來罷了。

二、解釋或說明慣性現(xiàn)象時應(yīng)注意的方面

學(xué)生在解釋或說明慣性現(xiàn)象的問題時，往往只是籠統(tǒng)地回答“這是由于物體的慣性”或“這是慣性現(xiàn)象”，沒有接觸問題的實質(zhì)，為了正確理解與慣性有關(guān)現(xiàn)象的整個物理過程，提高分析問題、解決問題的能力和表達(dá)能力，學(xué)生可按以下三點進(jìn)行具體的分析：

1.審清題意，確定“研究對象”，“研究對象”有時是整個物體，有時是一個物體的不同部分，有時是幾個物體。

2.弄清“研究對象”原來處于什么運動狀態(tài)（是靜止還是

運動）。

3.具體分析“研究對象”或其不同部分在過程中有沒有受到能改變它的運動狀態(tài)的力的作用，如果“研究對象”的某一部分受到外力的作用，則該部分的運動狀態(tài)就要改變，而“研究對象”的另一部分如沒有受到外力的作用，由于慣性要保持原有的運動狀態(tài)，這樣就能緊扣量目中的現(xiàn)象得出正確的結(jié)論或使問題得到正確解釋。例如，解釋“為什么從行駛的汽車上跳下來容易摔倒”這一現(xiàn)象時，應(yīng)該抓住如下三點：（1）把“跳下車的人”作為“研究對象”；（2）人（研究對象）乘行駛的汽車時，對地面來說，具有跟汽車同樣的速度；（3）人（研究對象）從汽車上跳下來時，人的腳（研究對象的一部分）由于跟地面接觸受到摩擦力的作用，很快減速或停止下來；而人的身體（上身：研究對象的另一部分）沒有受到摩擦力，由于慣性，仍然保持著原來向前的速度，所以，人容易摔倒；（4）原先鏟子和煤（研究對象）一起向灶門運動；（5）當(dāng)手用力使鏟子（研究對象的一部分）突然停止前進(jìn)時，鏟子上的煤（研究對象的另一部分）并沒受到阻力，由于慣性的緣故，煤仍順著鏟子原來的運動方向運動，進(jìn)入灶內(nèi)。

編輯 韓 曉