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[解读惯性] 惯性

时间:2019-01-17 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  惯性是人们日常生产、生活中的经常能够遇到的一个物理现象,同时它又是力学中的一个重要概念,它指的是物体具有“保持静止状态或匀速直线运动状态的性质”.同学们要正确理解惯性,需要弄清下面几个问题:
  一、惯性是物体的一种性质
  惯性是指物体有保持原来运动状态不变的一种性质,原来物体是什么运动状态,它还将保持原有状态不变.我们也可以把惯性形象地理解为物体的“惰性”.这种“惰性”的表现,就是物体不愿意改变它原有的运动状态.我们身边有许许多多的惯性现象,例如:汽车突然刹车时,乘客要向前倾倒;跑步时,脚碰到障碍物时人会向前摔倒;汽车、自行车在失去动力后还会向前“滑行”;跳远运动员在离开地面之后还会继续向前飞行一段距离等等,这些都是惯性现象.
  
  
  二、一切物体在任何情况下都具有惯性
  惯性表现为原来静止的物体将继续保持静止状态,原来运动的物体将保持匀速直线运动的状态,若要使物体的运动状态发生变化就必须对物体施加外力作用.惯性是物体的固有属性,无论是固体、液体还是气体,无论物体是否受力,无论物体是处于静止状态还是处于运动状态,无论物体处于什么样的地理位置……一切物体都具有惯性.物体的惯性始终存在,因此,我们就不能说“物体产生了惯性”“物体出现惯性”“物体的惯性消失了”等等,我们只能说“物体具有惯性”“由于惯性”等等.
  三、物体惯性的大小只决定于物体的质量,而与物体的速度无关
  同学们都有这样的体会,用同样大小的力投出去一个皮球和一个铅球,皮球会获得比铅球更大的速度.这说明质量小的皮球的运动状态容易改变,皮球的惯性小;而质量大的铅球的运动状态难以改变,铅球的惯性大.可见,物体惯性的大小跟它自身的质量有关.因此,物理学中用质量来量度物体惯性的大小,物体的质量越大惯性就越大,物体的质量越小惯性就越小.
  
  
  
  同学们又知道,车子跑得快时不易刹住,而跑得慢时容易刹住.有的人就认为:“物体的速度越大,它的惯性就越大.”其实这种观点是错误的.我们可以这样推想:如果惯性跟速度有关,速度大的物体的惯性大,速度小的物体的惯性小,当物体速度为零时,就没有惯性了,这岂不是十分荒谬吗?由此可见,物体惯性的大小与速度无关.那么,车子跑得快时为什么难以停下来呢?这是因为要使跑得快的车子停下来,就必须使车子的运动状态发生很大的变化,在受力相同的情况下,从较大的速度到静止需要的时间就长,车子向前滑行的距离也就要更远些了.
  总之,惯性反映了改变物体运动状态的难易程度,物体的运动状态越容易改变,它的惯性就越小;物体的运动状态越难以改变,它的惯性就越大.惯性只与物体的质量大小有关,且成正比.
  四、惯性不是作用力
  有的同学认为在水平道路上行驶的汽车,关闭发动机后仍能继续向前滑行,这是因为汽车受到了惯性力的作用.这些同学之所以产生这种想法,是因为他们的头脑中有一个根深蒂固的错误想法:物体的运动需要力来维持.事实上,运动着的物体如果所受的一切外力同时消失,物体是不会停止运动的,而是以外力消失时刻所具有的速度做匀速直线运动(可以参考伽利略的假想实验),这充分说明物体运动不需要任何外力来维持,至于最后汽车为什么会停止下来,这时因为汽车受到了与运动方向相反的摩擦阻力的作用.
  力是物体对物体的作用,发生力的作用时,有施力物体,也有受力物体,单独一个物体不能发生力的作用;而惯性是物体本身的一种性质,它与有无其他物体无关.力有大小、方向、作用点这三个要素,而惯性只有大小.因此,把“惯性说成惯性力”或者说“物体受到惯性作用”等都是错误的.
  五、惯性和惯性定律不同
  惯性是物体本身具有的一种性质,而惯性定律是物体在不受外力时所遵循的一种运动规律.物体具有惯性是不受条件限制的,无论物体是否受力,其惯性总是存在,而物体只有在不受外力或受到平衡力时,才保持静止状态或匀速直线运动状态.
  日常生活中的惯性现象有很多,在弄清了上面几个问题之后,我们应怎样去解释这些惯性现象呢?让我们一起来分析下面的事例.
  例1 人走路时,被石头绊倒后会向前倒,这是为什么?
  
  
  
  解析 人走路时,人的身体是向前运动的,脚碰到石头时,在力的作用下停止了运动,但人的身体由于惯性仍保持原来的运动状态,继续向前运动,所以会向前摔倒.
  例2 烧锅炉的师傅在向炉灶内加煤时,铲子往往并不进入灶内,而是停在灶前,煤就顺着铲子运动的方向进入灶内.请你解释原因.
  解析 为了把煤加进炉灶,工人师傅先用铲子铲起煤,使它们一同向炉灶的方向运动,到达炉灶前,手对铲子施加一个向后的力,于是铲子在力的作用下停在了灶前,而煤由于惯性,仍保持原来的运动状态,继续向前运动,进入了灶内.
  通过上面两例的分析可以看出,解释有关惯性现象的问题时,可按下列思路进行分析、解答:
  (1)确定研究对象.如例2中,需要解释煤为什么顺着铲子的运动方向进入灶内,所以研究对象是煤而不是铲子.
  (2)弄清研究对象在现象发生之前处于什么状态.如例2中的现象是煤被送进灶内,在这之前煤与铲子是一同向炉灶方向运动的.
  (3)与研究对象一同运动的物体发生了怎样的变化.如例2中,在到达炉灶前铲子受到了向后的力使它的运动状态发生了变化,结果是铲子停在了灶前.
  (4)研究对象由于惯性仍保持原来的运动状态,结果发生了什么现象.如例2中的煤由于惯性仍保持原来向前运动的状态,于是被送进了炉内.
  请你按上面的思路完成下列练习:
  1.把衣服抖几下,能把衣服上的尘土抖掉,这是因为用力抖衣服时,衣服受力由静止运动起来,尘土由于 ,仍保持原来的 状态,所以能把尘土和衣服分开,抖掉衣服上的尘土.
  2.下图(a)(b)中所示的现象( ).
  A.都是发生在突然拉动小车时
  B.都是发生在小车突然停下时
  C.(a)发生在小车突然停下时
  D.(b)发生在小车突然停下时
  
  
  3.下列现象中不能用惯性知识解释的是( ).
  A.跳远运动员的助跑速度越大,跳远成绩往往越好
  B.用力将物体抛出去,物体最终还要落到地面上
  C.子弹离开枪口后,仍然能继续高速向前飞行
  D.使用绊马索能将敌方飞奔的战马绊倒
  参考答案 1.惯性,静止 2.D 3.B

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