惯性是初中物理教学中的一个难点,学习的时候学生容易把概念背熟,但用惯性解释实际问题时,就会犯经验性的错误,为了让学生正确理解惯性,教师在复习中应注意以下几点:
一、惯性的本质
惯性的本质是物体保持原有的运动状态不变的性质(粗浅解释),所以必须认清物体原有的运动状态。以小球为例,木片被弹出去之前,小球处于静止状态。小球由于有惯性,还应保持原有的静止状态,所以小球落在原处。简言之,物体原来是什么状态,由于有惯性,它要保持什么状态,这是解释惯性现象的关键。惯性是物体的固有属性,不论宏大物体还是微小粒子,不论固体、液体还是气体,不论静止物体还是运动物体,不论物体在地球上,还是在月球上,一切物体在任何时刻、任何情况下都具有惯性。这一点应讲深讲透,教师应抓住概念中的关键字“一切物体都有的性质”引导学生讨论,理解概念本身的含义。教师应从下列方面讲清其内涵。惯性是物体的固有属性,既然是固有性质,就不能说物体在匀速直线运动状态或静止状态时有惯性,而运动状态改变或所受合外力不为零时就没有惯性;也不能说惯性“仅在物体处于匀速直线运动状态或静止状态时起作用”,而“在物体运动状态改变或所受合外力不为零时不起作用”。再结合“行驶中的汽车或火车,由于惯性,不能立刻停止,即使紧急刹车,也要向前运动一段距离才能停下来”这一实例,指出“对运动物体即使加上很大的阻力,要使它停下来仍需一段时间”正是运动物体要保持匀速直线运动状态(因而力图反抗速度减小)的性质表现;再以汽车出发时即使加大油门使牵引力很大,也不可能立刻开得很快为例阐明“对静止物体即使加上很大的推动力,要使它达到某一速度仍需一段时间”也正是静止的物体要保持静止状态(因而力图反抗速度增大)的性质表现。然后根据这两方面的表现,对照概念,使学生明确惯性是物体具有保持原有运动状态不变的一种“惰性”,即使物体受到外力作用,運动状态改变了,它的“惰性”还是存在。因此,惯性不会消灭,是物体本身具有的。
二、惯性与惯性定律的区别
在初二物理学习中,很多学生对惯性与惯性定律的学习感到困难,原因是把两物理概念混为一谈所致。现对两物理概念分析如下:
1.惯性定律又叫牛顿第一定律,它指“一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态”。这条定律说明两个问题:第一,它正确地说明了力和运动的关系,物体的运动并不需要力维持,原来是静止的物体,不受力的作用,它将仍然静止;原来是运动的物体,不受力的作用,它将仍然保持原来的运动快慢朝原有方向运动。只有当物体的运动状态发生改变时,才需要力的作用。也就是说力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。第二,惯性定律是指物体不受力作用时将保持静止或匀速直线运动状态的一种规律,有明确的因果关系。
2.惯性是指“一切物体都有保持静止或匀速直线运动状态的性质”,它是物体固有的属性,不受任何条件限制。无论物体是否受力,受多大的力,无论物体是静止还是运动,无论物体运动状态是否改变,也无论物体在空中、水中还是地上,都有惯性。而且只要质量相同惯性就相同,因为质量是度量惯性大小的唯一标准。
三、解释惯性现象的思路
初中物理中,多以物体运动状态的改变而表现出来的惯性现象为例进行分析。例如: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。请你解释这是为什么。
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。
通过上面例子的分析可以看出,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。如例题中,是用铲子将煤送入灶内,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。如例题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。如例题中,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,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。如例题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。
总之,惯性知识学生容易记,却不容易表述。教师只有在复习中从不同角度对学生进行内容剖析,在解答中加以示范,学生才更容易记清、记牢并加以灵活应用。
参考文献:
王怡林.惯性与惯性定律教学探讨:初中物理教材研究[J].楚雄师范学院学报,1989(3).
作者简介:方春林,男,1973年11月出生,就职于昆明市宜良县第十一中学,从事初中物理教学,本科学历,中学一级职称。