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关于惯性对初中物理惯性教学反思学术

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论文导读:物体的固有属性在初中的物理教学中,学生对其理解和掌握上存在许多的疑惑,惯性是经典力学中的一个基本概念,同时它又是人们日常生活中经常遇到的现象,但在初中的物理教学中,学生对其理解和掌握上存在许多的疑惑,笔者自己也对这部分教学内容存在一些疑虑的地方,现在写下来,与各位读者共同商榷。【关键词】物理;惯性;认识 
【摘要】惯性是由物体的质量决定的,质量越大,惯性越大,无单位,无方向性,可以比较大小,惯性是自然界中一切物体的固有属性在初中的物理教学中,学生对其理解和掌握上存在许多的疑惑,惯性是经典力学中的一个基本概念,同时它又是人们日常生活中经常遇到的现象,但在初中的物理教学中,学生对其理解和掌握上存在许多的疑惑,笔者自己也对这部分教学内容存在一些疑虑的地方,现在写下来,与各位读者共同商榷。
【关键词】物理;惯性;认识
1326-3587(2013)09-0065-01
在教材中惯性的定义是:一切物体都有保持自身原有的静止状态和匀速直线运动状态的性质。我们把物体的这种性质叫做惯性。并且指出了惯性的一些特征:一切物体无论是固体,液体,还是气体,无论物体质量的大或小,无论是静止还是运动,无论受不受力都具有惯性;惯性是由物体的质量决定的,质量越大,惯性越大,无单位,无方向性,可以比较大小,惯性是自然界中一切物体的固有属性。
以上特征内容就有许多让人疑惑的地方,首先一点,惯性是由物体的质量决定的,质量越大,惯性越大,无单位,无方向性。这本身就有矛盾,既然惯性有大小就应该可以比较,那没有单位如何进行比较,如何计算,这是最基本的。二十世纪初,德国数学家诺特尔证明了,物体的惯性是在时间均匀与空间对称情况下的必然结果。惯性不是个别物体的性质,个别物体只是惯性的显性,惯性的本质与个别物体的特性无关。从而我们就不能用反映个别物体性质的量(例如质量)来测度惯性。因此惯性应该无大小可言,它只是存在的状态的表现。
通常认为质量是物体惯性大小的量度是据于这样的理由:质量大的物体在相同的力作用下其运动状态不容易改变。这是由牛顿第二定律所得到的基本结论。而事实上物体运动状态是否变化,物体运动状态的变化是难还是容易是与惯性无关的,惯性所揭示的不是其使(或阻碍)物体运动状态发生改变的难易程度能力,而在于物体保持某种特定状态(静止或匀速直线运动)的本领。如果说惯性与物体的质量有关的话,那我们也可以说惯性与物体的速度也有关,也可以说与力的大小也有关。在质量相同的物体中,运动速度大的物体比速度小的物体在受到相同的力的作用下,运动状态更不易改变,我们是不是可以说惯性与速度的大小有关呢?是不是可以说物体的速度越大惯性越大呢?同样的,质量相同的物体中,如果他们的运动状态完全相同时,施加较小的力比施加较大的力更不容易改变物体的运动状态,我们是不是可以说惯性与力的大小有关呢?是不是也可以说物体受到的力越大惯性越大呢?所以惯性应该与物体的质量无关。
通过这些我们看看平时经常讲到的惯性的例子:1、高速行驶的车辆因惯性而不能及时制动常造成交通事故。所以,在市区,对机动车的车速都有一定的限制,以利于行车安全。2、车辆由于装载货物过重因惯性而不能及时制动常造成交通事故,所以对机动车的载重都有一定的限制,以利于行车安全。这两个事例用惯性解释明显有些牵强,而应该用能量的内容来解释,动能公式E=1/2mv,动能的小与物体的质量和速度有关,当车辆制动时阻力产生的能量W=fs等于车辆的动能E时,车辆就会停止运动,从而我们能看出当车辆超速和超载时,需要制动的距离就会长,所以不安全。所以说超速和超载带来的不安全因素不是由于惯性的原因。再如,把锤柄在固定的物体上撞几下,锤头就牢牢地套摘自:毕业论文前言www.7ctime.com
在锤柄上了。这也应该用能量来解释才合理,以固定的物体为参照物,锤头在运动过程中有一定的动能和势能,当锤柄遇到障碍物时,由于摩擦力需要克服锤头的这些能量,所以锤头和锤柄发生了相对的位移,从而使锤头牢牢的套在锤柄上,而不是由于惯性使锤头牢牢的套在锤柄上。再有,小车上竖直放置一个木块,让木块随小车沿着桌面向右运动,当小车被档板制动时,车上的木块向右倾倒。这是怎么回事呢?教科书上的答案是这样的:小车突然停止的时候,由于木块和小车之间的摩擦,木块的底部也随着停止,可是木块的上部由于惯性要保持原来的运动状态,所以木块向右倾倒。
事实上,本例中小车上木块的倾倒是由于力矩作用的缘故。若以地面为参照物,小车对木块的摩擦力对木块的重心而言有一个顺时针旋转的力矩,从而木块向右倾倒。若将木块的重心降的越低,木块就越不容易倾倒,这就说明小车上木块的论文导读:具有惯性”这样的说法缺乏依据,因为惯性不是物体特有的性质。物体只是作为惯性的表现而存在的。第三,“惯性有大小”这样的说法也缺乏依据,因为惯性没有大小,惯性只是存在与物体的一种方式,一种特定状态的显现。第四,事实上,任何一本教科书上也没有指出惯性与质量的函数关系,因为这一函数关系并不存在,只出过测量的工具。所以
倾倒不是由于惯性的原因,是力矩变化的结果。
因此说惯性不是使物体改变运动状态(使火车制动、使斧头套牢在斧柄上、使小木块倾倒)的原因。严格地说,这些原因和物体的惯性无关,只和力有关,而至于车辆制动得及时不及时,斧头套在斧柄上牢不牢,小木块倾倒得快不快,则不仅与力有关,还和物体的质量、形体、初速度有关。
从上面的讨论可以看出:“质量是物体惯性大小的量度”这种说法从几个角度去看,都是有疑惑的。第一,质量不是物体惯性大小的量度。个别研究对象的质量与其所揭示的惯性毫无关联。因为这两者从数量上来看是一对无穷大的关系,从内容上来看是个体与性质的关系,在它们之间,不可能找到逻辑上的因果。第二,“物体具有惯性”这样的说法缺乏依据,因为惯性不是物体特有的性质。物体只是作为惯性的表现而存在的。第三,“惯性有大小”这样的说法也缺乏依据,因为惯性没有大小,惯性只是存在与物体的一种方式,一种特定状态的显现。第四,事实上,任何一本教科书上也没有指出惯性与质量的函数关系,因为这一函数关系并不存在,只出过测量的工具。所以惯性并无大小,我们也不可去进行量度,它只是人们的一个逻辑推测,谁也不能证明质量与惯性成正比或不成反比 ,更不能得出它们之间的比例系数,因为这些关系均是虚假的。
惯性不是被研究物体的性质,不是改变(保持)物体运动状态的原因,因为这一性质是一切物体所具有的,也就是说它与物体的个别特征无关。