再談牛頓定律與慣性

關于物體的慣性早在初二物理中就講過，但仍有相當部分學生頭腦中存在一些似而非的問題，如：什么樣的物體才具有慣性?慣性的大小與物體的運動快慢有什么關系?有的學生認為只有靜止的物體才具慣性，有的學生依據(jù)汽車運動越快越難剎車斷定：物體運動越快，慣性就越大，這說明學生還未從根本上理解物體的慣性概念，更不用說正確運用慣性概念去解釋有關的慣性現(xiàn)象了，

教材中是這樣引入慣性的：從上一節(jié)牛頓第一定律可知，一切物體具有保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質(zhì)，我們把物體保持運動狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性，所以牛頓第一定律又叫慣性定律，

牛頓第一定律指明物體不受任何外力或合外力為零時的運動狀態(tài)，據(jù)此斷定一切物體任何時候都具有保持這種運動狀不變的性質(zhì)，讓人感到突然，對慣性無法理解，甚至連牛頓第一定律也模糊起來，有人根據(jù)“牛頓第一定律也叫慣性定律”把牛頓第一定律與慣性混為一談，本來物體處于靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)是有條件的，即物體不受任何外力或合外力為零，怎么變成一切物體任何時候都具有這種保持運動狀態(tài)不變的性質(zhì)呢?即使是這樣，那么踢出去的足球繼續(xù)向前運動但不是保持勻速直線運動，為什么這是物體慣性的體現(xiàn)呢?這樣不但對慣性無從理解，對慣性定律的理解更無從談起了，

教參中為了幫助理解，用情性來比喻慣性，從字面上看，“情”有懶得動的意思，因此，不少學生認為只有靜止不動的物體才具有慣性，

到底如何去理解慣性呢?要讓學生真正理解慣性，僅根據(jù)課本及教參是不夠的，教師必須引導學生依據(jù)牛頓第一定律進行細致的分析及嚴格的邏輯推理，才能真正讓學生明白慣性的確切含義，

其實慣性是牛頓第一定律的一個重要的推論，其推理過程如下：牛頓第一定律一物體不受任何外力或合外力為零時，原來靜止的物體將保持靜止，原來運動的物體將保持勻速直線運動一物體不受任何外力或合外力為零時將保持自己原來的運動狀態(tài)不變一物體要保持原來的運動狀態(tài)不變，不需要任何外力的幫助，本身就能做到一物體保持原來的運動狀態(tài)不變是一切物體本身具有的能力(性質(zhì))一一切物體具有保持原來的運動狀態(tài)不變的性質(zhì)，這種性質(zhì)叫物體的慣性，

從推理過程可以看出：慣性是物體自身具有的一種能力，所以慣性與物體所處的運動狀態(tài)及受力情況無關，并在運動狀態(tài)前加“原來”二字，這樣慣性含義一目了然，具體明白，學生根本不會認為只有靜止的物體或不受力的物體才有慣性，而是任何物體都具有慣性，即具有保持原運動狀態(tài)的能力(性質(zhì))，

從上面的推理過程還可看出牛頓第一定律的另一個重要推論，物體做勻速直線運動時可不受任何外力，故力不是維持物體運動的原因，

有了對慣性的正確理解，我們會發(fā)現(xiàn)教參中用惰性比喻慣性不是最恰當?shù)模驗閷W生往往把惰性理解為懶得動而不是懶得變，難怪有的學生認為只有靜止的物體才具有慣性，從慣性的推理過程可以看出慣性的確切含義應為“一慣”或“一如既往”，即物體以往是怎樣的運動狀態(tài)，那么它在任何時候都具有保持這種運動狀態(tài)一如既往不變的性質(zhì)，各種慣性現(xiàn)象正是這種性質(zhì)的具體體現(xiàn)，如踢出去的足球仍向前運動正是足球保持原來向前運動狀態(tài)的性質(zhì)體現(xiàn)，汽車剎車后還要向前運動一段距離也是由于汽車保持原來向前運動的性質(zhì)體現(xiàn)，這些現(xiàn)象都是物體保持原來的運動狀態(tài)一如既往的具體體現(xiàn)，即物體慣性的體現(xiàn)，顯然，物體慣性的體現(xiàn)是不需要條件的，盡管實際中的物體運動狀態(tài)及受力情況千差萬別，所以體現(xiàn)慣性的物體并不是指保持靜止或勻速直線運動的物體，而保持靜止或勻速直線運動的物體則是有條件的，這與牛頓第一定律有關，

從上面推理過程還可直接看出物體的慣性隱含在牛頓第一定律中，因此牛頓第一定律是關于物體慣性的定律，因而又叫慣性定律，

關于物體慣性大小與什么因素有關的問題，也只能從牛頓第二定律中得到答案，由于慣性是物體本身具有的性質(zhì)，慣性的大小只與物體本身的因素有關，與外力大小及運動快慢無關，到底與物體什么因素有關呢?依牛頓第二定律可知，當物體受到外力F相同時，質(zhì)量越大的物體，加速度越小，即速度改變越慢，也就是說，物體原來的運動狀態(tài)改變越慢，亦即，改變原來的運動狀態(tài)越困難，反映出物體維持原來的運動狀態(tài)越容易，即物體維持原來運動狀態(tài)的能力越強，實際上就是物體的慣性越大，反之慣性越小，故慣性大小只與物體的質(zhì)量有關，這從根本上否定了物體運動越快，慣性越大的說法，汽車速度大，越不容易剎車的結(jié)論其實是錯誤的，正確說法是，汽車質(zhì)量越大，越不容易剎車，火車不能隨便停車就是這個道理，

牛頓運動定律既隱含了物體的慣性概念又明確指出物體慣性大小只與物體的質(zhì)量有關，可見牛頓運動定律與物體慣性有著深刻的淵源，

責任編輯 羅峰