彭之洋

摘 要： 物理作为一门自然科学，主要研究物质质量结构、物质的相互运动及其运动规律。惯性质量与引力质量作为物理课程中的主要学习内容，通过分析可以发现，二者之间存在一定的关联性和等效性，本文将对惯性质量与引力质量的一些性质进行分析和研究，以供参考。

关键词：惯性质量 引力质量 等效性

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）02-0175-01

前言

惯性质量和引力质量是两种不同的物理概念。据学者研究发现，二者之间既存在区别，也存在一定的联系，虽然从物理本性上来讲，引力和惯性是完全不同的两个概念，但针对二者的研究，依然成为了物理学者所关注的重点内容。

一、惯性质量和引力质量概述

1.惯性质量

从牛顿定律中可以发现，质量是用于衡量物体惯性的一种量度，大量实验曾表明，在同样的力度作用下，不同的物体所获得的加速度具有一定的差异性，这主要是由于受到了惯性质量的影响。同时，物体所获得的加速度不同，不仅与其所受到的力度有关，同时也与物体自身的性质有关，部分物质可以维持其原有的运动形态，从而使物体之间的惯性存在差异[1]。由此可见，惯性质量主要是指物体被看作质点时，其所产生惯性大小的一个量度。在此过程中，只有实际物体进行平动时才可以被作为质点，因此也可以把惯性质量看成是物体在平動状态下的惯性大小量度表示。

2.引力质量

引力的概念来源于万有引力，所有的物体都是引力场中的源泉，因此其也会受到引力场的作用，这在万有引力定律中得到了充分的体现。如果说m1和m2可以分别用于表示两个物体所产生的引力场以及受力场，那其也可以被称为是物体各自的引力质量。此时，我们用r来表示两个物体之间的距离，F表示作用于两个物体之间的万有引力，G作为一个常数，它的大小主要根据F、r以及m1和m2的单位或数值而决定。根据万有引力定律可以发现，两个物体的引力质量mA和mB之间的比值，可以定义为其各自与另一个物体万有引力FA和FB的比值，并得出了公式mA∶mB=FA∶FB。因此，利用测量引力的方法，可以通过对某一物体引力质量极其标准体的引力质量之间的比值，实现对它引力质量的测定。引力质量主要可以分为主动引力质量和被动引力质量两种，主动引力质量可以决定物体所产生引力场的强弱，而被动引力质量则可以决定物体在某种磁力场中所受到的引力大小。

二、惯性质量与引力质量的联系和区别

大量经验表明，物体的重量越大，可以使他改变的力量就越大，从而使其当前的运动状态无法得到改变，因此可以说，当物体的引力质量越大，其所产生的惯性质量也就越大，在二者正比例的关系下，若选择适当的单位，则可以使物体的引力质量数值等于它的惯性质量数值，即得出了：m引=m惯。然而，我们却不能明确的说，物体的引力质量与惯性质量相同，这是因为惯性主要用于表示物体在抵抗外力，从而产生一种机械运动状态改变的能力，而引力则表示物体所产生引力场的能力，他们之间存在完全不同的物理属性，仅仅是因为他们之间所存在的比例关系较为严格。在日常的学习生活中，经常可以利用此种方法实现对物体惯性和引力的测量，比如，可以利用天平测量出物体的引力质量，通过测量出的结果，我们可以进一步得知物体的惯性[2]。可以发现，无论是引力，还是我们施加给物体的力量，都属于力，且拥有较为明显的力的属性，因此在这一方面，惯性质量与引力质量之间不存在差别。

通过分析可以发现，惯性质量仅在某一特殊条件下才与引力质量的数值几乎相等，然而由于受到实验条件的影响，我们仅可以说惯性质量与引力质量在广义相对论的基础上是近乎相等的。从物理学角度分析，两者之间也存在一定的差异性，首先，惯性质量与引力质量的来源不同，惯性质量来源于牛顿第二定律，其主要用于反映物体受到外力时加速的难易程度，而引力质量则来源于万有引力定律，其主要用于反映出引力场的作用。其次，惯性质量与引力质量的测量方法不同，惯性质量利用牛顿第二定律进行测量，根据定律，物体的加速度和其加在物体上的合外力成正比关系，而与物体的质量成反比，通过对物体加速度以及合外力的测量，可得出物体的质量，即为惯性质量。引力质量是利用万有引力定律进行测量，目前常见的测量方法主要是使用天平进行测量。

三、惯性质量和引力质量的等效性

针对惯性质量和引力质量的等效性研究，诸多国外的学者均进行了大量的实验和研究，认为惯性质量和引力质量在某种程度上可以被看作为精确的相等，但也有部分研究人员认为其是未经过证实和推理的事实总结，爱因斯坦将其称为“弱等效原理”。在此过程中，爱因斯坦还设计了一个利用升降机的理想实验，并在分析和研究中将其推广为引力场与非惯性系的等效，即为“强等效原理”。同时，爱因斯坦还找到了一个爱因斯坦张量，并建立了广义相对论的基本方程[3]。目前，有关惯性质量和引力质量的本质均产生了一致性的回答，尤其是当场方程建立之后，爱因斯坦在此基础上导出了牛顿万有引力定律的形式，并进行了大量的研究和实验，结果均取得了成功，同时也印证了广义相对论的准确性。在广义相对论中，引力质量与惯性质量的本质再次得到了证实和统一，并为二者一致性的研究奠定了良好的基础。

结束语

综上所述，惯性质量与引力质量的关联性研究一直以来都是物理学所研究的主要问题。在日常的物理学习当中，我们可以发现惯性质量和引力质量之间存在着无法切断的关联性，希望本文关于惯性质量与引力质量的分析可以为大家提供一定的参考。

参考文献

[1]范轶旸，车久昆，段辉辉，等.惯性质量与引力质量相等的实验验证[J].大学物理实验，2012，11（06）：32-34.

[2]蔡志东，葛宇宏.惯性质量等于引力质量究竟是实验结果还是一种约定[J].物理通报，2015，04（05）：106-108.

[3]何欣灿.从质量的起源探讨惯性质量与引力质量[J].中学物理教学参考，2015，03（17）：46-48.