例說慣性的四大誤區(qū)

陳培永

【摘要】物體具有保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，叫作慣性。是中學(xué)物理中的一個重要概念。定義中較為抽象的文字描述，使到學(xué)生在理解、運(yùn)用的時產(chǎn)生一定的誤區(qū)效應(yīng)。

【關(guān)鍵詞】中學(xué)物理;慣性;誤區(qū);屬性;質(zhì)量

物體具有保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，叫作慣性。是中學(xué)物理中的一個重要概念。定義中較為抽象的文字描述，使到學(xué)生在理解、運(yùn)用的時產(chǎn)生一定的誤區(qū)效應(yīng)。具體在以下四個方面體現(xiàn)出來：

一、誤認(rèn)為運(yùn)動的物體有慣性，靜止的物體沒有慣性

靜止的物體總要保持靜止（反抗從靜到動），運(yùn)動的物體總要保持運(yùn)動（反抗從動到靜），這就是物體具有慣性的體現(xiàn)。是物體本身固有的一種屬性。所以說，不論物體靜止還是運(yùn)動都具有慣性。

例1：（2021·全國·高三專題練習(xí)）在學(xué)習(xí)了牛頓第一定律后，四位同學(xué)分別列舉實(shí)例提出了自己的不同認(rèn)識，你認(rèn)為以下四個選項(xiàng)中幾位同學(xué)的研究結(jié)論正確的是（ ）。

A.甲同學(xué)研究從地面豎直向上跳起來的運(yùn)動。地球繞著地軸自西向東自轉(zhuǎn)，他發(fā)現(xiàn)人總是落回原處，經(jīng)過思考，他認(rèn)為這是因?yàn)槿嗽诳罩袦舻臅r間太短，如果時間足夠長，人應(yīng)該落在跳起點(diǎn)的西側(cè);

B.乙同學(xué)通過觀察資料片，他發(fā)現(xiàn)在軌道上的衛(wèi)星不用火箭施加任何推力就能自行繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，他認(rèn)為是慣性維持了衛(wèi)星的這種運(yùn)動;

C.丙同學(xué)通過觀察發(fā)現(xiàn)，讓一列火車停下來比讓一輛汽車停下來要困難得多，他認(rèn)為根本原因是列車的慣性要比汽車的慣性大;

D.丁同學(xué)觀看戰(zhàn)爭資料片，研究飛機(jī)投彈轟炸，他認(rèn)為若要炸得準(zhǔn)確，關(guān)鍵是當(dāng)飛機(jī)飛到目標(biāo)正上方時，準(zhǔn)確將炸彈釋放。

分析：A.地球繞著地軸自西向東自轉(zhuǎn)，甲同學(xué)研究從地面豎直向上跳起來的運(yùn)動。人跳起時相對地面水平方向靜止，由于慣性，他在起跳的這段時間內(nèi)，水平方向仍然要保持相對地面靜止，所以人總是要落回原處，和時間的長短并沒有關(guān)系，故A錯誤;B.軌道上的衛(wèi)星能自行繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)，受到了地球的引力作用，故B錯誤;C.列車的慣性要比汽車的慣性大，讓一列火車停下來比讓一輛汽車停下來要困難得多，故C正確;D.炸彈要投得準(zhǔn)確，必須提前釋放炸彈，這樣由于慣性，炸彈在水平方向保持勻速運(yùn)動，飛行一段距離后才正好到達(dá)目標(biāo)，故D錯誤。故選C。

二、誤認(rèn)為運(yùn)動速度大的物體慣性大

慣性的大小與物體運(yùn)動速度的大小無關(guān)，它只與物體的質(zhì)量大小有關(guān)，質(zhì)量越大的物體慣性越大。例如，靜止的籃球比靜止的火車更容易運(yùn)動起來;具有相同速度的籃球和火車，籃球比火車更容易停下來。

例2：對于慣性下列說法中正確的是（ ）。

A.靜止的火車起動時，速度變化慢，是因?yàn)榛疖囲o止時慣性大;

B.運(yùn)動速度大的物體，不能很快停下來，是因?yàn)樗俣却髸r，慣性也大;

C.乒乓球可以快速抽殺，是因?yàn)槠古仪虻膽T性小;

D.物體受到的外力大，則慣性就小;受到的外力小，則慣性就大。

分析：慣性大小僅由物體的質(zhì)量決定，與外界因素（受力與否、受力的大小、受力個數(shù)、運(yùn)動狀態(tài)以及所處環(huán)境等）均無關(guān)，故A、D兩項(xiàng)錯誤;運(yùn)動速度大的物體變?yōu)殪o止，速度的改變量大，需要較長的時間，運(yùn)動狀態(tài)變化慢。并非速度大，慣性就大，故B項(xiàng)錯誤;乒乓球可以快速抽殺，是因?yàn)槠滟|(zhì)量很小，慣性小，在相同外力作用下運(yùn)動狀態(tài)容易改變，故C項(xiàng)正確。

三、誤認(rèn)為重力越小，慣性越小。慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，與重力無關(guān)

例3：月球表面上的重力加速度為地球表面上的重力加速度的? ?，同一個飛行器在月球表面上時與在地球表面上時相比較（ ）。

A. 慣性減小為在地球上的? ? ?，重力不變;

B. 慣性和重力均減小為在地球上的? ? ?;

C. 慣性不變，重力減小為在地球上的? ? ?;

D. 慣性和重力都不變。

分析：物體的慣性大小僅與物體的質(zhì)量有關(guān)。因質(zhì)量是物體的固有屬性，同一物體的質(zhì)量與它所在位置及運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)，所以這個飛行器無論是在地球上還是在月球上，其慣性大小不變。物體的重力G=mg，這個飛行器在月球表面上的重力為G月=

mg月=m·? ? g地=? ? ?G地。故C項(xiàng)正確。

四、誤認(rèn)為慣性是一種特殊的力

首先，慣性不是力，而是物體本身固有的一種性質(zhì)，始終具有且與外界條件無關(guān);力只有在物體間相互作用時才有。因此“物體受到了慣性作用”“產(chǎn)生了慣性”“受到慣性力”等說法都是錯誤的。其次，無論外力多大，物體的速度都不會發(fā)生“突變”，只能在原速度大小、方向的基礎(chǔ)上逐漸改變，速度不能“突變”的原因是物體具有慣性。

例4：（2021·山東·膠州市教育體育局教學(xué)研究室高三期中）如圖，圓柱形玻璃容器內(nèi)裝滿液體靜置于水平面上，容器中有a、b、c三個不同材質(zhì)的物塊，物塊a、c均對容器壁有壓力，物塊b懸浮于容器內(nèi)的液體中，忽略a、c與容器壁間的摩擦。現(xiàn)給容器施加一水平向右的恒力，使容器向右做勻加速度直線運(yùn)動。下列說法正確的是（ ）。

A.三個物塊將保持圖中位置不變，與容器一起向右加速運(yùn)動;

B.物塊a將相對于容器向右運(yùn)動，最終與容器右側(cè)壁相互擠壓;

C.物塊b將相對于容器保持靜止，與容器一起做勻加速度運(yùn)動;

D.物塊c將相對于容器向右運(yùn)動，最終與容器右側(cè)壁相互擠壓。

分析：由題意可知，c浮在上面對上壁有壓力，可知c排開水的質(zhì)量大于本身的質(zhì)量;同理b排開水的質(zhì)量等于本身的質(zhì)量，a排開水的質(zhì)量小于本身的質(zhì)量;則當(dāng)容器向右加速運(yùn)動時，由牛頓第一定律可知，物塊a將相對于容器向左運(yùn)動，最終與容器左側(cè)壁相互擠壓;物塊b將相對于容器保持靜止，與容器一起做勻加速度運(yùn)動;物塊c因相等體積的水將向左運(yùn)動，則導(dǎo)致c將相對于容器向右運(yùn)動，最終與容器右側(cè)壁相互擠壓（可將c想象為一個小氣泡）。故選CD。

（責(zé)任編輯：洪冬梅）