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惯性与惯性定律及惯性现象解释

作者:香去客还来  人气: 次  时间:2007年01月29日  星级:

惯性是物理概念,反映的是物体的性质,即一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。这里“一切物体”指所有物体,即包括静止的物体,也包括运动的物体。“都有”是说没有例外,这就点明了共性。“或”是指如果物体最初是静止的,它就有保持静止状态的性质;如果最初是运动的,它就有保持匀速直线运动的性质。所以课本上给惯性的定义是:物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。

惯性是物体本身的一种属性,一切物体在任何时候、任何状态、任何情况下都具有惯性,不可避免,不可克服,惯性与外界条件无关,与受力与否、受力大小、处于何种状态、状态如何改变等均无关。好比一口缸,装满水时可容纳水1米3,说明这缸有这样大的容纳的本领,还是这口缸,不装水时,同样还具有容纳1米3水的本领,并不因为不装水就没有容纳水的本领。惯性大小只与质量有关,质量大,惯性大;质量小,惯性小。质量是惯性大小的量度。

把一切物体都具有惯性的种种认识,总结概括上升为理论认识,人们得到这样的规律:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态,即惯性定律,也称牛顿第一定律。它是物理规律,反映的是物体在“不受外力”作用时的运动规律。“一切物体”指所有物体。“总”是说没有例外和从始至终,这就点明了规律性。“没有受到外力”是指明惯性定律成立的条件。惯性定律指出了一切物体都有惯性,提示了物体一定条件下物体的运动状态,反映了物体的运动规律。

惯性是物理概念,惯性定律是物理规律,二者有严格的区别,凡是一个定律都揭示事物在一定条件下的结果,因此定律内容的构成总包含有两部分,条件及结论。惯性定律的条件是“没有受到外力”,“结论是物体保持静止状态或匀速直线运动状态。”惯性定律揭示了物体在不受外力作用时如何运动的问题,为突出物体仅在惯性支配下运动,故称惯性定律。“保持原来静止状态或匀速直线运动状态”的性质,与“保持原来静止状态或匀速直线运动状态”的原因是两回事,不可混为一谈。惯性是物体固有属性,不随外界条件的改变而改变,一切物体在任何情况下都有惯性,当物体不受外力时,表现为物体保持静止状态或匀速直线运动状态,当受到外力时,表现为物体运动状态的改变有难易之别。

还必须注意的是,不可将力和惯性混为一谈,不能将惯性认为是力。惯性是物体保持原有速度(状态)不变的性质,力是改变速度(即产生速度变化)的原因,前者要“保持不变”,后者要“迫使改变”,前者是“物体固有”,后者是“施力者外加的”。物体有保持原来状态的性质,但没有保持状态改变的性质,因为前者“不受力作用”,后者必须有力的作用才可使状态改变,物体可以不受力或所受外力和为零,但物体的惯性却永远不会为零,力改变运动状态,而不是产生运动和保持运动的原因。

理解惯性时,一些同学对实际中的惯性现象难于解释,常发生一些错误。例如,一些同学根据“汽车速度越快,刹车后停下来所用时间越长”的现象,误认为物体速度大则惯性大,这是把速度和惯性错误联系起来了。必须明确,惯性大小是由物体质量来量度的,质量不变,惯性大小就不变。质量一定,且制动阻力一定时,速度减小的快慢是一定的,即加速度一定,这反应物体保持状态本领一定。只是因为速度大,减小为零所用时间长,制动所用时间就越长。同时从静止开始起动的小汽车和载重车,在相同外力作用下,小汽车起动得快,载重车起动得慢,这说明载重车保持原来状态的本领大,所以起动得慢;同样的道理,在刹车时,载重车由于保持原来状态的本领大,就比小汽车要行驶更长的距离才停下来,由此说明质量大的物体,其惯性大。

有些同学根据“站在车里的人在急刹车时比缓慢刹车时向前冲得利害”的事实,错误地得出结论“速度改变快惯性大”。其实不论快刹车,还是慢刹车,人的惯性大小都是一样的。只是由于急刹车时,车子停得快,人体的惯性运动相对车子的减速运动显得快,慢刹车时,由于车子速度改变慢,人体的惯性运动相对于车子减速运动显得没有那么突出。

在日常实际中经常利用惯性,例如机动车在靠站前的一段距离就关闭发动机,利用车的惯性行驶完余下这段路程,从而实现节约能源的目的。飞机空投时,必须提前投掷才能投中目标。因为当它离开飞机后,虽然在竖直方向上受到重力作用要下落,但在水平方向上却未受到外力作用,由于惯性,物体仍然保持原有的水平向前的运动速度。

当然,我们还要防止惯性带来的不利情况的发生,譬如,为保持行驶车辆的安全,对行驶车辆限制车速;车与车间前后要保持一定距离;小汽车前排司机和乘客必须系安全带,等等。

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