惯性与惯性定律及惯性现象解释
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。
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