正確認識慣性定律

張士君

同學們，在日常生活中你注意過這樣的現象嗎？當我們乘坐公共汽車突然啟動或加速時，你會被重重地“摔在”靠背上.而在汽車正常行駛遇到緊急情況突然剎車時，如果你沒系安全帶，就可能會因為身體“前沖”而造成傷害.這些現象是怎樣造成的呢？如果我們正確認識了慣性定律，就能了解其中的原因并做到防患于未然.

千百年以來，關于“力和運動”的關系，科學家從沒停止探索的腳步.人類正確認識這個問題，經歷了漫長曲折的過程.風吹樹動，風停樹靜，自然界中的許多現象使古希臘哲學家亞里士多德得出了“物體的運動需要力來維持”這樣一個結論.后來的科學家發現，現實生活中很多現象用這一理論無法解釋.例如，運動員踢足球，運動員的腳與足球脫離接觸后，運動員已不能對足球再施加力的作用，但足球并沒有立刻停下，而是繼續向前滾動.即沒有推力，足球仍可以維持向前的運動.原先“物體的運動需要力來維持”的理論陷入了困境，經過長期的探索，在大量實驗的基礎上最終人們認識到“力不是維持物體運動的原因”.后來英國物理學家牛頓，在前人特別是笛卡爾、伽利略等科學家大量實驗成果的基礎上，經過分析歸納，得出了牛頓第一定律，也就是慣性定律，內容是：“一切物體在沒有受到力的作用時，總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態.”

（1）每次實驗都讓小車從斜面的同一高度滑下，其目的是什么？

（使小車到達水平面時具有相同的速度）

（2）小車在三種不同表面上運動的距離越來越遠說明了什么？

（阻力越小，小車運動的距離越遠）

（3）在這個實驗的基礎上作進一步的推想，假如水平面絕對光滑阻力可以減小到零時，你能得出什么結論？

（運動的小車將以大小不變的速度永遠沿直線運動下去）

但是現實世界里，找不到“絕對光滑的平面”，阻力不存在這只是一種假設.在日常生活中，如果我們遇到一個物體處于靜止或勻速直線運動狀態時，它一定受到了兩個甚至更多力的作用，這幾個力相互平衡效果抵消了，這與物體不受外力作用時效果是相同的.所以，當一個物體受到平衡力作用時，就可以當做物體不受力來處理，同樣遵循牛頓第一定律，當然我們初中階段只研究二力的平衡.

2.力是物體運動狀態發生改變的原因

上面我們已經講過物體的運動不需要力來維持，但力和運動之間到底存在什么關系呢？我們仍以踢足球為例加以說明，踢足球時足球受到向前的推力開始運動，也就是說力是物體從靜止變成運動的原因.腳與足球脫離接觸后，足球由快變慢在草坪上滾動，最后停了下來.這是不是因為足球在運動過程不再受到力的作用了呢？其實不然，足球在運動過程中受到了摩擦阻力的作用，正是因為足球受到了力的作用才停下來的.也就是說力是足球從快變慢、由運動變成靜止的原因.以上這些情況都可以概括為在力的作用下物體的運動狀態發生了改變.另一種情況，雜技演員在耍火流星時，火流星在手的拉力作用下會以手為中心做勻速圓周運動，這里的“勻速”是指物體運動的快慢不變，但是物體的運動方向在不斷發生變化，火流星在某一點的運動方向就是該點所在圓周的切線方向，這種情況我們也認為是物體的運動狀態在不斷改變.從上述分析我們可以得出，物體的運動狀態發生改變有兩種情況，一種是物體運動快慢發生改變，另一種是物體運動方向發生改變.并且當物體運動狀態發生改變時，物體一定受到了力的強迫作用.也就是力是改變物體運動狀態的原因.

3.如何認識慣性現象

根據牛頓第一定律知道，物體不受外力強迫作用時，原來靜止的物體會保持靜止狀態，原來運動的物體會保持勻速直線運動狀態.即物體具有保持原來運動狀態不變的性質，這種性質叫做慣性.例如公共汽車啟動時，汽車上的乘客上身會向后傾，這是怎樣造成的呢？原來汽車啟動瞬間，人的臀部由于摩擦力的作用隨車一起運動，而身體的上部具有保持原來靜止狀態的性質，所以上身會向后傾.而在汽車行駛平穩后，人體也隨車一起做直線運動，遇到障礙物緊急剎車時，汽車減速，人的身體由于具有慣性仍然要保持原來的運動狀態向前運動，如果乘客來不及做好自我保護動作，就可能發生撞到前排座位或者擋風玻璃等類似危險的情況.所以為了防止慣性對人體造成的傷害，坐車時要系好安全帶.當然慣性也有有利的一面，生活中我們拔釘子使用的羊角錘，用久了，錘頭有可能發生松動，這時我們可以把錘柄迅速撞擊在障礙物上，由于障礙物的阻擋，錘柄突然停止運動，而錘頭由于慣性要保持原來的運動狀態向前運動，結果就會牢牢地套在錘柄上.

另外，還要認識到慣性是物體的固有屬性，宇宙空間的一切物體在任何條件下都有慣性.慣性只與物體的質量有關系，質量是慣性大小的量度，也就是說無論物體處于何種狀態，質量大的物體，慣性就大，與物體的受力情況，運動的形式，皆無關系.