如何理解慣性和慣性定律

王生平

對(duì)于初中生來說，慣性和慣性定律不易理解，特別是慣性定律，更是不容易理解。我在物理教學(xué)中是這樣指導(dǎo)學(xué)生理解慣性和慣性定律的：

一、從概念上分析理解

1.慣性的概念是物體保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，要知道：（1）所有的物體都具有慣性，也就是無(wú)論固體、液體、氣體，還是物體質(zhì)量大或小、靜止或運(yùn)動(dòng)以及受不受力都具有慣性。（2）慣性的大小與物體質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量越大，慣性越大，與外力和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。（3）慣性是自然界中一切物體的固有屬性。（4）慣性是指物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)，是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。

2.一切物體在沒有受到外力作用的時(shí)候，總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，這個(gè)規(guī)律叫做牛頓第一定律，也稱為慣性定律。它應(yīng)該從以下四個(gè)方面理解：（1）“一切”，說明該定律對(duì)于所有物體都是普遍適用的，不存在特殊現(xiàn)象。（2）“沒有受到外力作用”，是指定律成立的條件，它包含兩層意思：一是該物體確實(shí)沒有受到任何外力的作用，這是一種理想化的情況，而是該物體所受合力為零，它的作用效果可以等效為不受任何外力作用時(shí)的作用效果。（3）“總”，指的是總是這樣，沒有例外。（4）“或”，指兩種狀態(tài)必具其一，沒有例外。

二、從慣性和慣性定律的區(qū)別和聯(lián)系上分析理解

首先應(yīng)該明確，慣性與慣性定律不同，慣性定律是物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即在物體不受外力作用時(shí)，其運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律。而慣性是一種性質(zhì)，是物體本身具有的屬性，慣性的存在是無(wú)條件的，但慣性定律必須在“一切物體不受外力作用”的條件下成立。

其次，慣性定律是描述物體不受外力作用時(shí)表現(xiàn)出來的靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。其實(shí)質(zhì)是揭示了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。

最后，慣性和慣性定律有密切的聯(lián)系。慣性定律反映了物體有慣性的客觀事實(shí)，指出了物體在不受外力作用時(shí)能夠保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的根本原因在于物體具有慣性這一性質(zhì)。

三、對(duì)慣性定律的幾點(diǎn)補(bǔ)充說明

1.伽利略的推理。三百多年前，意大利科學(xué)家伽利略對(duì)類似的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了分析，他說運(yùn)動(dòng)物體受到的阻力越小，它的速度減小得越慢，它的運(yùn)動(dòng)時(shí)間就越長(zhǎng)。他還進(jìn)一步推理得出，在理想情況下，如果表面絕對(duì)光滑，物體受到的阻力為零，它的速度不會(huì)減慢，將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，伽利略敢于糾正前人的理論，用豐富的想象力，好科學(xué)的推理建立新的力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。

2.笛卡爾的補(bǔ)充。法國(guó)科學(xué)家笛卡爾進(jìn)一步補(bǔ)充了伽利略的結(jié)論。他說：“如果運(yùn)動(dòng)物體不受任何力的作用，不僅速度大小不變，而且運(yùn)動(dòng)方向不變。”

3.牛頓的總結(jié)。英國(guó)著名物理學(xué)家牛頓總結(jié)了伽利略等科學(xué)家的研究成果，建立了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的第一條定律就是慣性定律。要理解它，不是從實(shí)驗(yàn)中直接得出來的，而是在大量實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過進(jìn)一步科學(xué)推理得到的，由這個(gè)道理進(jìn)一步得出的一切科學(xué)推論都經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗(yàn)。

編輯 王夢(mèng)玉