关于惯性问题的分析方法

文/刘钊

摘 要：惯性是一切物体固有的属性，即保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。在任何时间、处于任何状态中的物体都具有惯性，它不因外界（作用力）条件的改变而改变，物体不受外力时，保持静止或匀速直线运动状态是惯性的表现；受到外力时，物体运动状态的改变有难易的区别，也是惯性的表现。

关键词：惯性问题；分析方法；运动状态

由于自然界中并不存在显示惯性运动（匀速运动）的条件——不受力，致使不少学生对“惯性”是物体的固有属性认识不清，因此在“惯性”一词前面往往错加上“产生”“出现”“受到”“给它一个”等词，如说：“沿着桌面运动的小车遇到障碍物突然停止时，车上的木块产生（或出现）了惯性……”“当小车遇到障碍物突然停止时，车上的木块还在做匀速直线运动，车给木块一个惯性，所以……”“汽车急刹车时，乘客会向前倾，是因乘客受到惯性的作用。”

一、学生的错误认识

有关惯性的现象学生是比较熟悉的，但对于与惯性有关现象的整个物理过程，有些学生却难以理解和表述，因而产生错误的认识或发生概念上的混淆，突出表现在以下几个方面：

1.错误地认为力是使物体产生运动的原因，因而把物体的惯性看作是驱使物体运动的一种“力”，他们说：“当小车遇到障碍物而突然停止时，与车一起运动的木块还有向前的力，所以它向前倒下。”有些学生还常常说：“作惯性运动（匀速直线运动）的物体一定要外力维持，没有外力，物体就根本动不起来。”他们把力和惯性的概念混淆了，造成了无中生有的力。学生应该明白：通常所见的匀速直线运动中，由于物体受到摩擦力的作用，因而所施的外力纯粹是为了克服摩擦力的；物体由静止到运动，是加速过程，需要外力，这和匀速直线运动的情况不同，如果没有摩擦，则用以克服摩擦所需的外力也就不必要了；物体由静止到运动得到一定速度后，若将外力撤去，物体就将保持这个速度做匀速直线运动，这样就得出了匀速直线运动不需要外力维持的结论。

2.把惯性和惯性定律混淆，有些学生错误地认为只有物体不受外力作用时，物体才具有惯性，他们说：“因为一切物体在没有受到外力作用时，都具有永远保持匀速直线运动和静止状态的性质，当小车遇到障碍突然停止运动时，原来直立在车上的木块由于没有受到阻力，它才具有惯性，所以倒下來。”他们弄不清“惯性”与“惯性定律”的区别，应该指出，惯性是一切物体普遍具有的一种性质，不论物体受的合力是否为零，它都具有惯性，而惯性定律（牛顿第一运动定律）则是研究物体在不受外力作用时如何运动的问题，是运动定律，为了突出此时物体仅在惯性支配下运动，故称为“惯性定律”。但这绝不意味着物体只有这时才具有惯性，要让学生要弄清：“保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质（惯性）”与“保持匀速直线运动状态或静止状态的原因”是两回事，不可混为一谈。

3.由于教材是从火车或汽车突然开动或紧急刹车等运动状态发生改变的过程中揭示惯性的存在的，以致使学生往往误认为物体只有在运动状态发生改变时才具有惯性，其实，物体在任何时候都具有惯性，与受力与否无关，与运动状态变化与否也无关，这在前面已作了论述。必须让学生明白：人在匀速直线运动的车上或静止的车上，也都具有惯性，只是它的存在未表现出来罢了。

二、解释或说明惯性现象时应注意的方面

学生在解释或说明惯性现象的问题时，往往只是笼统地回答“这是由于物体的惯性”或“这是惯性现象”，没有接触问题的实质，为了正确理解与惯性有关现象的整个物理过程，提高分析问题、解决问题的能力和表达能力，学生可按以下三点进行具体的分析：

1.审清题意，确定“研究对象”，“研究对象”有时是整个物体，有时是一个物体的不同部分，有时是几个物体。

2.弄清“研究对象”原来处于什么运动状态（是静止还是

运动）。

3.具体分析“研究对象”或其不同部分在过程中有没有受到能改变它的运动状态的力的作用，如果“研究对象”的某一部分受到外力的作用，则该部分的运动状态就要改变，而“研究对象”的另一部分如没有受到外力的作用，由于惯性要保持原有的运动状态，这样就能紧扣量目中的现象得出正确的结论或使问题得到正确解释。例如，解释“为什么从行驶的汽车上跳下来容易摔倒”这一现象时，应该抓住如下三点：（1）把“跳下车的人”作为“研究对象”；（2）人（研究对象）乘行驶的汽车时，对地面来说，具有跟汽车同样的速度；（3）人（研究对象）从汽车上跳下来时，人的脚（研究对象的一部分）由于跟地面接触受到摩擦力的作用，很快减速或停止下来；而人的身体（上身：研究对象的另一部分）没有受到摩擦力，由于惯性，仍然保持着原来向前的速度，所以，人容易摔倒；（4）原先铲子和煤（研究对象）一起向灶门运动；（5）当手用力使铲子（研究对象的一部分）突然停止前进时，铲子上的煤（研究对象的另一部分）并没受到阻力，由于惯性的缘故，煤仍顺着铲子原来的运动方向运动，进入灶内。

编辑 韩 晓