惯性到底和速度有关系吗？

曹 欣

(缙云县仙都中学 321400)

在学习惯性的时候，虽然知道惯性的大小只与物体的质量有关，但是大部分学生心里却还是存在着这样的疑问：两个质量相同的物体，在阻力相同的情况下，速度大的不容易停下来，可是为什么我们就是不能说“速度大的物体惯性大”呢？为什么质量是惯性的唯一量度呢？

解决这一问题，我们可以从以下几个方面入手：

一、惯性体现了物体运动状态被改变的难易程度

新课标课本P74中，惯性的定义是这样的：惯性即是物体具有的保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，是物体体现出来的“抵抗运动状态变化的本领”.

从这句话中，我们不难理解，惯性的大小就体现在物体保持原来的运动状态的本领的大小上.物体保持原来的运动状态的本领越大，惯性就越大，反之则越小.也就是说，我们如果要判断惯性的大小与什么有关，就需要从物体的运动状态被改变的难易程度上入手.

那么，什么是运动状态呢？运动状态，即是物体的速度(包括大小与方向).下面，我们就从具体的例子出发，来看看，物体的运动状态被改变的难易程度.

例1 在光滑的水平面上有A、B两个物体.A物体的初速度为10m/s，受到100N的水平力作用，经过10s停下来；B物体的初速度也为10m/s，受到1N的水平力作用，经过10s停下来.

1.A物体的运动状态改变量为10m/s,B物体的运动状态改变量也为10m/s

2.发生这样的状态变化，A、B两物体所花费的时间是一样的.

3.在相同的时间里发生同样的状态变化，A物体需要100N的力，而B物体只需要1N.

4.哪个物体的运动状态更难改变？——A物体！

5.哪个物体的惯性更大？——A物体！

例2 在光滑的水平面上有A、B两个物体.A物体的初速度为10m/s，受到10N的水平力作用，经过10s停下来；B物体的初速度为1m/s，也受到10N的水平力作用，经过10s停下来.

1.A、B两物体所受到的力是一样的

2.A、B两物体所花费的时间是一样的.

3.相同的力、相同的时间，A物体的运动状态改变量为10m/s，B物体的运动状态改变量为1m/s.

4.哪个物体的运动状态更难改变？——B物体！

5.哪个物体的惯性更大？——B物体！

例3 在光滑的水平面上有A、B两个物体.A物体的初速度为10m/s，受到10N的水平力作用，经过10s停下来；B物体的初速度为1m/s，也受到10N的水平力作用，经过1s停下来.

1.A、B两物体所受到的力是一样的

2.A物体的运动状态改变量为10m/s，B物体的运动状态改变量为1m/s(A是B的10倍)

3.A物体发生这样的改变需要10s，B物体发生这样的改变需要1s(A是B的10倍)

4.哪个物体的运动状态更难改变？——两个物体一样

5.哪个物体的惯性更大？——两个物体相同

从这一系列的推理中，我们可以更深刻地体会什么是“物体运动状态改变的难易程度”，从根本上了解到“速度大的物体惯性大”这句话的错误所在，并理解惯性大小与物体的速度大小其实毫不相干.

二、牛顿力学中“惯性与质量的关系”

其实，从上面的推理中，我们还会看到，“力”、“惯性大小”、“速度变化量与时间的比值”，三者之间存在着联系，用公式表示如下：

其实，牛顿最早在描述质量的概念时，就已经说过：“物质的量同物体的惯性成正比，密度相同的物体是指那些其惯性与其体积之比相等的物体.”在牛顿力学体系中的质量的概念，其实就是我们现在所说的“惯性质量”，它们在被定义之初，就已经有了不可分割的关系了.

三、学生心目中的那个量

学生的心目中，甚至普通百姓心目中，都有这样的一个经验认识：运动速度越大，越难停下来.其实，这一认识与“质量是惯性的量度”这一理论是没有矛盾的.因为在这个经验中，人们要达到的最终目的是让运动着的物体“停下来”，对于不同的物体，它需要改变的的量值是不一样的，因此我们不能用“使其停下来的难易”来衡量“运动状态被改变的难易”.

那么学生心目中的那个难易程度究竟是什么呢？

这里，我们不妨把学生的“速度越大的物体越难停下来”换一种表述：速度越大的物体，对其他事物所造成的冲击越厉害.

换成这种表述，就不难理解，其实学生心目中的那个“难易程度”、那个物理量，并不是我们所说的惯性，而是动量，甚至更确切一点的说，这个物理量是对应着在某一定的时间间隔里迫使物体停下来的“力”.

参考文献：

[1]陈毓芳，邹延肃.物理学史简明教程[M]. 北京：北京师范大学出版社，2012.

[2]赵凯华，罗蔚茵.新概念屋里教程力学[M].北京：高等教育出版社，2012.