“慣性”教學的幾點體會

趙再友

【摘要】明確慣性概念，理解慣性現象，既是學習運動和力的關系乃至整個力學的基礎，又是培養學生理論聯系實際的重要途徑。

【關鍵詞】慣性；教學；體會

一個物理概念的形成，既要明確建立概念的必要性，又要排除生活“經驗”所造成的誤解，在此基礎上抓住正確理解概念的要點，才能學好概念，運用好概念。慣性是運動和力的關系知識中的一個重要概念，又與實踐知識緊密相聯。明確慣性概念，理解慣性現象，既是學習運動和力的關系乃至整個力學的基礎，又是培養學生理論聯系實際的重要途徑。慣性是一個抽象的科學概念，在教學中還應重視發展學生的抽象思維能力，開發學生的智力。慣性雖然眾所周知，但學生往往不能正確理解，因此不能正確解釋一些慣性現象，學生把概念背得滾瓜爛熟，一接觸到實際問題，就犯經驗性錯誤。為使學生正確理解慣性概念，在教學中必須講清下面幾點。

1“慣性”的意義一切物體具有保持勻速直線運動狀態或靜止狀態的這種性質叫慣性。“一切物體”都具有慣性，不是指某一個物體，也不是我們研究的物體的個別性質，而是任何物體都具有的。不論是宏大的天體，地球上的物體，還是微觀粒子都具有慣性；不論物體在地球上，還是在月球上都同樣具有慣性；不論物體處于什么狀態它都具有慣性，即物體是處于固態它具有慣性，處于液態或氣態它同樣具有慣性；慣性是物體的一個固有屬性，任何物體，在任何狀態下的任何時間里都有慣性，如宇航員敢離開飛船在宇宙中和飛船并駕齊驅；飛行的子彈如不受重力和空氣阻力，它將保持勻事直線運動下去，這一點應深刻理解。教師應抓住概念中的關鍵字。一切物體都具有保持……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：慣性既是物體的固有性質，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：“我們現在研究的對象具有慣性”，而“其它未研究的物體就沒有慣性了”。因而，看來慣性不是被研究物體的性質，這一性質是一切物體具有的，也就是說它與物體的個別特征無關。再結合“行駛中的汽車或火車，由于慣性不能立即停止，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在大油門使牽引力很大，也不可能立即開得很快為例闡明“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；物體有“動則恒動，靜則恒靜”的一種性質，也就是說，動者要保持勻速直線運動狀態，靜者要保持靜止狀態的性質。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，是物體本身具有的固有屬性。

2“慣性”與“慣性定律”慣性與慣性定律，初學者容易混淆不清，往往把慣性說成慣性定律，二者混為一談。慣性是物體保持勻速直線運動狀態或靜止狀態的一種性質，只與物體本身的質量有關，沒有其他條件限制。而慣性定律指的是物體不受外力作用時的運動規律，它有不受外力作用條件的限制；學生在學習時會得出“物體只有在不受外力作用時才有慣性，而受到外力作用時就沒有慣性了”的錯誤結論。為了糾正這種錯誤，除了使學生能準確地敘述慣性和慣性定律的內容，還應該使學生知道它們的區別：慣性是一切物體固有的屬性，是不依外界(作用力、能量等)條件而改變，它始終伴隨物體而存在，慣性定律則是研究物體在不受外力作用時如何運動的問題，是一條運動定律，它指出了“物體保持勻速直線運動狀態或靜止狀態”的原因，而慣性是“物體具有保持原來的勻速直線運動狀態或靜止狀態”的性質，兩者完全不同。當物體受到外力作用(合外力不為零)時，物體不可能保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，但物體的慣性仍然存在，物體力圖保持原有運動狀態不變的性質(慣性)仍頑強地表現出來。

3“慣性”與“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，學生往往把“慣性”和“力”錯誤地等同在一起。有人說，在地球表面同一高度的地方，物體的重力跟它的質量成正比，質量越大的物體重力越大，慣性也越大。但這不能說慣性和物體的重力有關。如在千萬米高空中，物體的質量不變而重力趨于零，而物體的慣性仍然存在；再看我們國家的“神州5號”飛船上天，飛船繞地球飛行時楊利偉在飛船中處于失重狀態，質量沒有發生變化，他也能“保持”原來的運動狀態與飛船一起飛行，這表明物體的慣性與物體的重力無關。為了避免學生把慣性和力兩個概念相混淆，可結合力的概念，要求學生去尋找施力物體，看有沒有施力物體，再引導學生分析慣性與力的區別。首先物理意義不同：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。慣性是物體本身的固有屬性，任何物體在任何狀態下的任何時間里始終具有這種性質，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，離開了物體力就不存在。其次構成的要素不同：慣性只有大小，沒有方向和作用點，而對于慣性的大小也沒有具體數值，只能作定性的描述，慣性無單位；力是由大小、方向和作用點三要素構成，它的大小能用具體的數值定量描述，力的單位是牛頓。第三它們的效果也不同：慣性是保持物體運動狀態不變的性質；力的作用則可以改變物體的運動狀態。由此可以得出結論，慣性和力是兩個不同的概念，不能把它們等同。