淺談慣性教學

龔雪龍

摘 要：慣性是經典力學中的一個基本概念，同時它又是人們日常生活中的一個基礎性觀念。本文試從下面就同學們對慣性錯誤認識的原因及教學中應該注意的問題進行討論，望引起大家的共識。

關鍵詞：慣性教學; 錯誤認識; 注意問題

中圖分類號：G642.0 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? 文章編號：1006-3315（2019）07-117-001

一、錯誤類型及原因

錯誤之一：運動的物體有慣性，靜止的物體沒有慣性

依據：有的同學觀察到行駛著的汽車，遇到緊急情況突然剎車時，不能立即停止，總要向前運動一段距離才停下來，認為這是汽車具有慣性的表現;而靜止的汽車永遠也不會自己突然運動起來，根本看不出它們有什么慣性。就誤認為：運動的物體有慣性，靜止的物體沒有慣性。原因：1生活體驗，學生生活體驗剎車情況多于汽車起步，因為運動遇到緊急情況比較多，而汽車起步往往比較平穩。而不能及時停下來容易造成事故，所以生活中對剎車距離關心比較多。對運動物體保持原來狀態印象深，而對物體保持靜止狀態沒有引起足夠的注意。2.對一切物體在任何時候、任何運動狀態下都有慣性認識不深刻。在具體分析事例時學生往往忽視原來狀態有兩種情況即靜止和運動。通俗講，慣性是保持原來“靜止”或“運動”狀態的性質。原來運動就保持原來速度做勻速直線運動，原來靜止的就保持原來的靜止狀態。

錯誤之二：運動速度大的物體慣性大

依據：同一個物體速度大時比速度小時更難停下來，這使許多同學產生速度大的物體慣性大的錯誤認識。原因：1.沒有正確的認識難停下來的原因是制動力不夠大。如果速度大的物體給足夠大的制動力，可能會先停下來。2.對慣性是物質的一種屬性，與物體的狀態無關，慣性大小只與物體的質量大小有關等認識不清。

錯誤之三：慣性是一種特殊的力

依據：有的同學認為在水平道路上行駛的汽車，關閉發動機后仍能繼續向前滑行，是因為汽車受到了慣性力的作用。原因：這些同學之所以產生這種想法，是因為他們的頭腦中有一個根深蒂固的錯誤思想，就是物體的運動需要力來維持。

二、慣性教學中應注意講清的幾個問題

鑒于學生產生的錯誤認識及錯誤原因，在我們教學中要注意下面幾點：

1.正確認識慣性的本質。慣性是物體保持靜止狀態或勻速直線運動狀態的性質，是物體的固有屬性，不論宏大物體，還是微小粒子，不論固體、液體、氣體，不論靜止物體，還是運動物體，不論物體在地球上，還是在月球上，一切物體在任何時刻，任何情況下都具有慣性。這一點應講深講透，教師應抓住概念中的關鍵字“一切物體都有……的性質”，反復講授，引導學生討論，理解概念本身含義。教師應在下列方面講清其內涵，慣性是物體的固有屬性，既然是固有性質，就不能說物體處于勻速直線運動狀態或靜止狀態時有慣性，而運動狀態改變或所受合外力不為零時就沒有慣性，也不能說慣性僅在物體處于勻速直線運動狀態或靜止狀態時起作用，而在物體運動狀態改變或所受合外力不為零時不起作用.再結合行駛中的汽車或火車，由于慣性，不能立刻停止，即使緊急剎車，也要向前運動一段距離才能停下來這一實例，指出對運動物體即使加上很大的阻力，要使它停下來仍需一段時間，正是運動物體要保持勻速直線運動狀態的性質表現;再以汽車出發時即使加大油門使牽引力很大，也不可能立刻開得很快為例闡明對靜止物體即使加上很大的推動力，要使它達到某一速度仍需一段時間，也正是靜止的物體要保持靜止狀態的性質表現。然后根據這兩方面的表現，對照概念，使學生明確慣性是物體具有保持原有運動狀態不變的一種“惰性”，即使物體受到外力作用，運動狀態改變了，但它的“惰性”還是存在，因此慣性不會消滅，是物體本身具有的。

2.慣性與速度的區別。學生往往把慣性大小跟速度大小混為一談，他們往往根據汽車行駛得越快，剎車越困難一類現象認為：汽車行駛越快，其慣性越大。慣性的大小與物體速度大小有關是學生很容易犯的錯誤。為此要提醒學生注意，慣性大小與物體運動的快慢無關。運動快的汽車難剎車是因阻力大小有限，如果增大阻力，它也會很快停下來。特別要講清楚容易使學生產生誤解的實際問題。例如高速行駛的車輛因慣性而不能及時制動常造成事故。所以在城市的市區，對機動車的車速都有一定的限制，以利于行車安全。在這里，不能及時制動是由于慣性，還是由于制動力不夠大？略作思考，就可判斷出是由于后者。發生交通事故的真正原因是由于車輛質量較大，而相應的制動力在如此質量的物體上所產生的加速度很小，不能使車輛很快地減速，從而在短時間內停下來。倘若對于質量較大的車輛來說制動力也允許更大，那么還是可以在一定的時間內制動車輛的。這個例子中的“高速行駛的車輛”及“對機動車的車速都有一定的限制”的字句很容易使學生認為慣性和物體的運動速度有關。這對于初學者來說是一個很大的誤導。

3.慣性與力的區別。學生往往把慣性當作力，認為子彈離開槍口后還會繼續向前運動，水平道路上運動著的汽車關閉發動機后還要向前運動，這些都是慣性這個力作用的結果等。為了糾正這種錯誤，可結合力的概念，要求學生去尋找施力物體，讓他們碰壁，再引導學生分析慣性與力的區別：①物理意義不同;慣性是指物體具有保持靜止狀態或勻速直線運動狀態的性質;而力是指物體對物體的作用。慣性是物體本身的屬性，始終具有這種性質，它與外界條件無關;力則只有物體與物體發生相互作用時才有，離開了物體就無所謂力。②構成的要素不同：慣性只有大小，沒有方向和作用點，而大小也沒有具體數值，無單位;力是由大方向和作用點三要素構成，它的大小有具體的數值，單位是牛。③慣性是保持物體運動狀態不變的性質;力作用則是改變物體的運動狀態。

三、分析慣性現象的常用方法

先說明兩個物體（或同一個物體的不同部分）原來處于什么運動狀態──其中一個物體（或物體的某一部分）由于某種原因運動狀態發生了什么樣的變化（從靜止到運動或者從運動到靜止、加速或者減速、運動方向改變等）──另一個物體（或物體的另一部分）由于慣性仍要保持原來的運動狀態──出現了什么結果。

綜上所述，教師只有在講清了以上幾個問題，學生才能真正理解慣性的內涵，應用慣性解題才不會誤入歧途。