吴超男 陈光明

摘   要：从“惯性”概念的正确内涵、物体惯性的显示表现、走出“物体速度越大惯性越大”的认识误区和物体惯性大小直接由其质量大小决定等方面来实现宽透立体正确理解 “惯性”概念的目标。

关键词：惯性概念;惯性表现;惯性大小;惯性量度

1  “惯性”概念的正确内涵与物体惯性的显示表现

物理学中把“物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质”或“物体保持原来运动状态不变的性质”叫做惯性。“惯性”概念的学习是个大难点，很多人好像一直都没真正弄懂，主要有以下这么些根深蒂固的错误认识：

a.“物体只有在不受外力作用情况下才会保持匀速直线运动状态或静止状态，所以不受外力作用时才会有惯性”;

b.“做变速运动的物体不能保持原来运动状态，可见它没有惯性，或者说是没有把惯性表现出来”“物体静止时没有惯性，只有運动时才有惯性”。

第a种错误认识显然是把惯性与惯性定律混为一谈了。物体即使受到外力的作用，同样也存在惯性，千万不能把物体惯性的所谓表现与否以为是惯性的有无。其实，当物体不受外力作用时或所受外力的合力为零时，物体的惯性就表现为保持原来运动状态不变的倾向[ 1 ]，即呈现出匀速直线运动状态或静止状态。原先处于静止的物体，惯性使得它保持静止状态不变，原来运动的就以原来速度保持匀速直线运动状态。

当物体受到外力作用时，外力就要迫使物体做变速运动。正在运动的动车或小汽车刹车时，由于惯性要保持原来的运动状态，仍然继续向前运动;因为车受到了制动力（也就是阻力）的作用，改变了车的运动状态，所以使它最终停下来了。这正是物体作变速运动时仍然具有惯性的表现。又如，有一恒力作用于放在光滑水平面上的静止物体，物体将运动且过一段时间后会有速度v（当然若物体不受此恒力作用的话将由于惯性仍保持静止），此刻物体的惯性就是使物体本身保持此速度v不变;若此一恒力继续作用，物体将会在此刻速度v的基础上继续获得加速;若此时撤去此恒力，物体立刻就会以速度v作匀速直线运动。可见，作变速运动的物体时时刻刻都保持着其各个时刻即时速度不变的性质或者说倾向[ 2 ]，这就是物体作变速运动时具有惯性的表现且一直在显示出惯性的有力证明。

综上所述，惯性就是物体保持原来运动状态的企图、倾向和能力，是物体本身固有的，所以惯性的存在跟物体运动状态是否发生变化、是否受外力作用以及运动快慢等均无关。对同一物体来说它的惯性大小是一定的且永远存在。

另外，所谓物体显示出具有惯性及其大小，就是指物体时时刻刻都在显示出抵抗或阻止外力作用维持原来运动状态的“倾向”[ 1 ]“企图”和“能力”及其大小;当然不同物体抵抗或阻止外力作用的能力不同，就是说惯性大小不同。不同的物体在同样一个外力作用下，惯性表现为运动状态有不同的改变程度：惯性大的物体速度变化慢，惯性小的物体速度变化快。

2  走出“物体速度越大惯性就越大”的认识误区

“同一摩托车，以200m/s快速行驶要比20m/s低速行驶停下来困难得多，200m/s快速行驶的摩托车要花更多时间，通过长得多的距离才能停下来。”这是客观存在的，因此很多人头脑中就滋生了“物体速度越大惯性就越大”这种根深蒂固的错误想法。实际上这是把“使同一物体在不同的运动状态下停下来的难易程度”与“改变同一物体原有运动状态的难易程度”混为一谈了。

如上所说的摩托车刹车时不容易停下来的问题，其实质是要让车从较大的速度停止下来，运动状态的变化太大了;这个“不容易”恰恰是摩托车惯性大小没有变化的具体体现。因为对同一辆摩托车来说在不同运动状态下惯性是一定的，就是摩托车具有保持原来运动状态的倾向或能力是恒定不变的，换句话说，要改变车原来运动状态的难易程度是相同的，所以才使得它快速前进时不容易停下，而慢速前进时容易停下[ 2 ]。

因此，同一辆车的惯性不变，车的速度大小与车的惯性无关;以为车的速度大惯性就大，车的速度小惯性就小纯属毫无根据的想当然。如果是这样的话，岂不是就会得出“当物体速度为零时就没有惯性”的荒谬结论？

再举一个例子：设车质量为m，以速度vo在平直公路上行驶，刹车时制动力（阻力）为F，刹车后停止速度为零。据牛顿第二定律，刹车时加速度为a=F/m ，从开始刹车直到完全停止前进的车通过距离为s，由vt2-vo2=2as得出要s=vo2/2a;如果在制动力（阻力）为F和车质量m不变情况下，此时车行驶速度vo越大，那么刹车后前进的距离s就越大;显然在此过程中加速度是不变的。车速度越大越难停下来，正是其惯性大小一定的体现。

据牛顿第二定律，某一物体，不管处于什么运动状态，只要受到大小方向完全相同的力作用，它产生的加速度或者说速度变化率就是不变的，即物体运动状态改变的难易程度相同，物体惯性大小不变。而同样的力作用在不同物体上，就会产生不同的加速度，由此表明不同的物体惯性大小不同。以上所说的不同物体约定俗成就是指不同质量的物体，物体质量不同自然其惯性大小不同，“物体速度越大”与“惯性越大” 没有必然联系[ 3 ]。

3  物体惯性大小只由物体质量大小决定

那么，如前所述，物体惯性大小是不是由其质量大小和加速度大小二者共同直接决定的呢？

不是的！物体如果不受力，就不会产生加速度。物体受外力作用时获得的加速度大小不仅与物体质量有关，还与所受合外力大小有关。相同的力作用在质量大的物体上，产生的加速度小，物体惯性较大;作用在质量小的物体上，产生的加速度大，物体惯性较小。毋庸置疑，“物体加速度大惯性就越大”是在“相同外力作用”这个特定前提下的具体结论，离开了“相同外力作用”这一特定前提，物体加速度大小与物体惯性大小就没有必然的对应关系了。由此可见，物体加速度大小并不能简单直接决定物体的惯性大小，物体惯性大小是由其质量大小直接决定的，物体质量才是物体惯性大小的唯一量度[ 3 ]。鉴于此，同一物体不管在什么时刻、什么状态下其惯性大小是一定的。

参考文献：

[1]齐泽维茨.物理原理与问题上册[M].杭州：浙江教育出版社，2010：108-109.

[2]物理通报编辑部.物理教学问题荟萃[M].保定：河北大学出版社，1992：85.

[3]黄迪兴，牛士让.高中一年级物理答疑解惑[M]].西安：陕西人民教育出版社，1986：78-82.