正确认识惯性定律

张士君

同学们，在日常生活中你注意过这样的现象吗？当我们乘坐公共汽车突然启动或加速时，你会被重重地“摔在”靠背上.而在汽车正常行驶遇到紧急情况突然刹车时，如果你没系安全带，就可能会因为身体“前冲”而造成伤害.这些现象是怎样造成的呢？如果我们正确认识了惯性定律，就能了解其中的原因并做到防患于未然.

千百年以来，关于“力和运动”的关系，科学家从没停止探索的脚步.人类正确认识这个问题，经历了漫长曲折的过程.风吹树动，风停树静，自然界中的许多现象使古希腊哲学家亚里士多德得出了“物体的运动需要力来维持”这样一个结论.后来的科学家发现，现实生活中很多现象用这一理论无法解释.例如，运动员踢足球，运动员的脚与足球脱离接触后，运动员已不能对足球再施加力的作用，但足球并没有立刻停下，而是继续向前滚动.即没有推力，足球仍可以维持向前的运动.原先“物体的运动需要力来维持”的理论陷入了困境，经过长期的探索，在大量实验的基础上最终人们认识到“力不是维持物体运动的原因”.后来英国物理学家牛顿，在前人特别是笛卡尔、伽利略等科学家大量实验成果的基础上，经过分析归纳，得出了牛顿第一定律，也就是惯性定律，内容是：“一切物体在没有受到力的作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态.”

（1）每次实验都让小车从斜面的同一高度滑下，其目的是什么？

（使小车到达水平面时具有相同的速度）

（2）小车在三种不同表面上运动的距离越来越远说明了什么？

（阻力越小，小车运动的距离越远）

（3）在这个实验的基础上作进一步的推想，假如水平面绝对光滑阻力可以减小到零时，你能得出什么结论？

（运动的小车将以大小不变的速度永远沿直线运动下去）

但是现实世界里，找不到“绝对光滑的平面”，阻力不存在这只是一种假设.在日常生活中，如果我们遇到一个物体处于静止或匀速直线运动状态时，它一定受到了两个甚至更多力的作用，这几个力相互平衡效果抵消了，这与物体不受外力作用时效果是相同的.所以，当一个物体受到平衡力作用时，就可以当做物体不受力来处理，同样遵循牛顿第一定律，当然我们初中阶段只研究二力的平衡.

2.力是物体运动状态发生改变的原因

上面我们已经讲过物体的运动不需要力来维持，但力和运动之间到底存在什么关系呢？我们仍以踢足球为例加以说明，踢足球时足球受到向前的推力开始运动，也就是说力是物体从静止变成运动的原因.脚与足球脱离接触后，足球由快变慢在草坪上滚动，最后停了下来.这是不是因为足球在运动过程不再受到力的作用了呢？其实不然，足球在运动过程中受到了摩擦阻力的作用，正是因为足球受到了力的作用才停下来的.也就是说力是足球从快变慢、由运动变成静止的原因.以上这些情况都可以概括为在力的作用下物体的运动状态发生了改变.另一种情况，杂技演员在耍火流星时，火流星在手的拉力作用下会以手为中心做匀速圆周运动，这里的“匀速”是指物体运动的快慢不变，但是物体的运动方向在不断发生变化，火流星在某一点的运动方向就是该点所在圆周的切线方向，这种情况我们也认为是物体的运动状态在不断改变.从上述分析我们可以得出，物体的运动状态发生改变有两种情况，一种是物体运动快慢发生改变，另一种是物体运动方向发生改变.并且当物体运动状态发生改变时，物体一定受到了力的强迫作用.也就是力是改变物体运动状态的原因.

3.如何认识惯性现象

根据牛顿第一定律知道，物体不受外力强迫作用时，原来静止的物体会保持静止状态，原来运动的物体会保持匀速直线运动状态.即物体具有保持原来运动状态不变的性质，这种性质叫做惯性.例如公共汽车启动时，汽车上的乘客上身会向后倾，这是怎样造成的呢？原来汽车启动瞬间，人的臀部由于摩擦力的作用随车一起运动，而身体的上部具有保持原来静止状态的性质，所以上身会向后倾.而在汽车行驶平稳后，人体也随车一起做直线运动，遇到障碍物紧急刹车时，汽车减速，人的身体由于具有惯性仍然要保持原来的运动状态向前运动，如果乘客来不及做好自我保护动作，就可能发生撞到前排座位或者挡风玻璃等类似危险的情况.所以为了防止惯性对人体造成的伤害，坐车时要系好安全带.当然惯性也有有利的一面，生活中我们拔钉子使用的羊角锤，用久了，锤头有可能发生松动，这时我们可以把锤柄迅速撞击在障碍物上，由于障碍物的阻挡，锤柄突然停止运动，而锤头由于惯性要保持原来的运动状态向前运动，结果就会牢牢地套在锤柄上.

另外，还要认识到惯性是物体的固有属性，宇宙空间的一切物体在任何条件下都有惯性.惯性只与物体的质量有关系，质量是惯性大小的量度，也就是说无论物体处于何种状态，质量大的物体，惯性就大，与物体的受力情况，运动的形式，皆无关系.