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如何引導學生走出“慣性”概念的誤區(qū)

      慣性概念的教學是物理力學教學的一個難點。學生能把慣性概念完整地背下來,但碰到實際問題時卻不能正確地運用慣性知識解釋相關(guān)問題,容易走入對慣性概念理解的誤區(qū)。如何使學生走出慣性概念誤區(qū),我認為在教學時應注意以下幾點:
      一、慣性與物體運動狀態(tài)無關(guān)
      在日常生活中,我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)學生用慣性知識解釋某種現(xiàn)象,如汽車行駛時,突然剎車造成車內(nèi)的乘客向前傾倒,是因為乘客具有慣性;若汽車勻速行駛或停止在地面上,乘客沒有向前傾倒,他們認為就沒有慣性。這樣的解釋前半部分是正確的,但后半部分不正確,他們認為物體運動狀態(tài)發(fā)生變化時才有慣性。這是對慣性概念理解的一種誤區(qū)。
      實際上,乘客始終都有慣性。汽車剎車時,由于腳部與汽車地板間的摩擦力作用隨汽車一起減速,而乘客上身由于慣性保持原來速度向前運動,因此,乘客的身體不能平衡而出現(xiàn)向前傾倒。慣性是指物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì),即一切物體在任何狀態(tài)都具有慣性。運動的汽車制動后仍要繼續(xù)向前運動一段距離,說明物體的運動具有保持性,這種保持性就是物體自身的一種特性,即慣性。慣性與物體處于何種運動狀態(tài)無關(guān),與物體運動速度大小無關(guān)。慣性的大小只決定于物體的質(zhì)量。
      二、慣性不是一種力
      初學者往往受“力”的影響較深,容易把慣性說成是一種力。例如:“踢出去的足球繼續(xù)向前運動”、“汽車關(guān)閉發(fā)動機后還要向前運動一段路程”等被認為是受到一個向前的力的作用,這是對慣性概念理解的另一種誤區(qū)。
      造成這些錯誤的原因就是因為學生對慣性的理解不正確,把慣性看做一種力。實際上,慣性和力是兩個完全不同的概念。力是物體對物體的作用。發(fā)生力的作用時必須有兩個物體,單獨一個物體是不會發(fā)生力的作用的。力有大小、方向、作用點三個要素。若向?qū)W生提問:如果踢出去的足球還受到向前的推力,那么這個推力的施力物體是什么?找不到。慣性是物體保持原有運動狀態(tài)不變的性質(zhì),是物體的一種固有屬性。實際上足球獲得一定速度后,具有保持原來運動的特性。這種保持性就是物體自身的一種特性,即慣性。因此,把慣性說成“——這個慣性的力很大——”、“——在慣性力的作用下——”都是錯誤的,而應說成“——物體由于慣性——”。
      三、慣性和慣性定律混淆
      有的學生認為慣性就是慣性定律,這又是一種誤區(qū)。慣性是物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的一種性質(zhì)。慣性是物體的固有性質(zhì),一切物體都具有慣性,無論物體處于什么狀態(tài)都具有慣性。慣性定律也叫牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止,指的是一切物體在沒有受到外力作用(或受到合外力為零)時,總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的一種運動規(guī)律。它揭示了力和運動的關(guān)系:力不是維持物體運動的原因,而是改變物體運動狀態(tài)的原因。慣性是一種性質(zhì),慣性定律是一種運動規(guī)律,兩者不是一回事。
      四、精選、精講例題,讓學生掌握分析有關(guān)慣性問題的一般方法
      一般解決這類題目的思路為:1、分析物體原來處于何種運動狀態(tài);2、發(fā)生了什么特殊情況;3、物體由于具有慣性,還要保持原來的什么運動狀態(tài);4、產(chǎn)生了什么現(xiàn)象或?qū)е铝耸裁唇Y(jié)果?
      例、在車廂光滑的水平桌面上放一個 小球,當火車突然啟動向右運動時, 相對于車廂小球怎樣運動?相對于地面小球又怎樣運動?如果桌面是粗糙的,小球的運動情況又將如何改變?                
      分析:小球原來與車廂一起處于靜止狀 態(tài),當火車突然啟動向右運動時,小球由于具有慣性,還要保持原來的相對地面的靜止狀態(tài),所以小球相對車廂向左運動。
      (1)如果此時桌面是光滑的,小球在水平方向就不受力,將相對于車廂以車廂對于地面的速度大小向相反方向運動。因而,小球相對于車廂運動的距離和火車相對于地面運動的距離始終是相等的。所以,小球在一瞬間將相對于車廂是向左運動的,而相對于地面卻是靜止的。如圖B。
      (2)如果此時桌面是粗糙的,小球雖然相對于車廂向左運動,但由于水平方向受到了摩擦阻力,不斷改變著小球向左的運動速度的大小,使得小球向左的速度越來越小,最終停止運動,相對于車廂保持靜止。所以小球在啟動瞬間將相對于車廂向左運動,相對于地面卻在向右運動。如圖C。
      在慣性教學中,針對學生對慣性概念理解的誤區(qū),要結(jié)合生活實際中有關(guān)慣性的利用和危害,幫助學生加深認識,盡快走出對“慣性”概念理解的誤區(qū),提高學生的學習興趣,使他們產(chǎn)生一種強烈的求知欲。




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