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如何引导学生走出“惯性”概念的误区

      惯性概念的教学是物理力学教学的一个难点。学生能把惯性概念完整地背下来,但碰到实际问题时却不能正确地运用惯性知识解释相关问题,容易走入对惯性概念理解的误区。如何使学生走出惯性概念误区,我认为在教学时应注意以下几点:
      一、惯性与物体运动状态无关
      在日常生活中,我们经常发现学生用惯性知识解释某种现象,如汽车行驶时,突然刹车造成车内的乘客向前倾倒,是因为乘客具有惯性;若汽车匀速行驶或停止在地面上,乘客没有向前倾倒,他们认为就没有惯性。这样的解释前半部分是正确的,但后半部分不正确,他们认为物体运动状态发生变化时才有惯性。这是对惯性概念理解的一种误区。
      实际上,乘客始终都有惯性。汽车刹车时,由于脚部与汽车地板间的摩擦力作用随汽车一起减速,而乘客上身由于惯性保持原来速度向前运动,因此,乘客的身体不能平衡而出现向前倾倒。惯性是指物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质,即一切物体在任何状态都具有惯性。运动的汽车制动后仍要继续向前运动一段距离,说明物体的运动具有保持性,这种保持性就是物体自身的一种特性,即惯性。惯性与物体处于何种运动状态无关,与物体运动速度大小无关。惯性的大小只决定于物体的质量。
      二、惯性不是一种力
      初学者往往受“力”的影响较深,容易把惯性说成是一种力。例如:“踢出去的足球继续向前运动”、“汽车关闭发动机后还要向前运动一段路程”等被认为是受到一个向前的力的作用,这是对惯性概念理解的另一种误区。
      造成这些错误的原因就是因为学生对惯性的理解不正确,把惯性看做一种力。实际上,惯性和力是两个完全不同的概念。力是物体对物体的作用。发生力的作用时必须有两个物体,单独一个物体是不会发生力的作用的。力有大小、方向、作用点三个要素。若向学生提问:如果踢出去的足球还受到向前的推力,那么这个推力的施力物体是什么?找不到。惯性是物体保持原有运动状态不变的性质,是物体的一种固有属性。实际上足球获得一定速度后,具有保持原来运动的特性。这种保持性就是物体自身的一种特性,即惯性。因此,把惯性说成“——这个惯性的力很大——”、“——在惯性力的作用下——”都是错误的,而应说成“——物体由于惯性——”。
      三、惯性和惯性定律混淆
      有的学生认为惯性就是惯性定律,这又是一种误区。惯性是物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的一种性质。惯性是物体的固有性质,一切物体都具有惯性,无论物体处于什么状态都具有惯性。惯性定律也叫牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止,指的是一切物体在没有受到外力作用(或受到合外力为零)时,总保持匀速直线运动状态或静止状态的一种运动规律。它揭示了力和运动的关系: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。惯性是一种性质,惯性定律是一种运动规律,两者不是一回事。
      四、精选、精讲例题,让学生掌握分析有关惯性问题的一般方法
      一般解决这类题目的思路为:1、分析物体原来处于何种运动状态;2、发生了什么特殊情况;3、物体由于具有惯性,还要保持原来的什么运动状态;4、产生了什么现象或导致了什么结果?
      例、在车厢光滑的水平桌面上放一个 小球,当火车突然启动向右运动时, 相对于车厢小球怎样运动?相对于地面小球又怎样运动?如果桌面是粗糙的,小球的运动情况又将如何改变?                
      分析:小球原来与车厢一起处于静止状 态,当火车突然启动向右运动时,小球由于具有惯性,还要保持原来的相对地面的静止状态,所以小球相对车厢向左运动。
      (1)如果此时桌面是光滑的,小球在水平方向就不受力,将相对于车厢以车厢对于地面的速度大小向相反方向运动。因而,小球相对于车厢运动的距离和火车相对于地面运动的距离始终是相等的。所以,小球在一瞬间将相对于车厢是向左运动的,而相对于地面却是静止的。如图B。
      (2)如果此时桌面是粗糙的,小球虽然相对于车厢向左运动,但由于水平方向受到了摩擦阻力,不断改变着小球向左的运动速度的大小,使得小球向左的速度越来越小,最终停止运动,相对于车厢保持静止。所以小球在启动瞬间将相对于车厢向左运动,相对于地面却在向右运动。如图C。
      在惯性教学中,针对学生对惯性概念理解的误区,要结合生活实际中有关惯性的利用和危害,帮助学生加深认识,尽快走出对“惯性”概念理解的误区,提高学生的学习兴趣,使他们产生一种强烈的求知欲。




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