马丽亚
乌鲁木齐市实验学校 新疆 乌鲁木齐市 830026
摘要：我们在进行牛顿第一定律的教学时说，质量是惯性大小的惟一量度。惯性大小与速度无关。可是，很多同学都不理解为什么惯性大小与物体的运动速度无关。因此，笔者在这里浅谈在进行牛顿第一定律的教学内容时如何说明惯性大小与速度无关。
关键词：惯性大小 速度 运动状态 难易程度
一、惯性大小的意义
根据牛顿第一定律，物体具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质，叫做惯性。惯性是一切物体的固有属性，表现为物体抵抗其运动状态变化的“本领”。当作用在物体上的外力为零时，惯性表现为物体保持其运动状态不变，即保持静止或匀速直线运动；当作用在物体上的外力不为零时，惯性表现为外力改变物体运动状态的难易程度。质量是描述物体惯性大小的唯一物理量。质量大的物体，运动状态难改变，即惯性大。质量小的物体，运动状态相对容易改变，即惯性小。
二、值得推敲的逻辑推理
有的老师在说明惯性大小与速度无关时，引导学生用归谬法解决。假设惯性大小与速度有关，速度越大惯性越大。那么，速度越小惯性越小，速度为零惯性为零。这与“一切物体都有惯性”互相矛盾。因此，惯性大小与物体运动速度无关。
似乎听起来合情合理，但是速度越小惯性越小，一定能推出速度为零惯性为零吗？这里我们很容易忽略一个问题，也是学生经常犯错的地方。那就是速度越大惯性越大，就意味着惯性大小与速度成正比吗？因为只有先证明惯性大小与速度成正比，才能推出速度为零惯性为零。然正比关系我们无从得知。所以，这种逻辑推理并不严谨，不建议使用。
三、速度大刹车难的误区
有些同学总认为物体速度越大，惯性越大。因为他们看到汽车行驶速度越快，越难停下来。人跑步的速度越快，越难停下来。学生错在什么地方呢？如果阻力很大，速度大的汽车也能很快停下来。或者说，同一物体，速度大的时候，动能大，停下来需要克服阻力做功更多，阻力一定时，速度大的物体自然会运动的距离更远。而学生在比较难停下来的时候，没有做到控制变量。速度大，刹车难，是因为汽车速度变化量大，所以在质量和外力一定的情况下，需要的时间更长。
我们在判断运动状态改变的难易程度时，不能只分析运动状态的改变量或者只分析运动时间，就得到“运动状态改变难”的结论。举个简单的例子。比如，质量相同的两辆汽车，同时刹车，甲车速度由3 m/s变为0 时间是1 s，乙车由6 m/s变为0 时间是2 s。两车制动力相同，速度变化量不同，时间也不同，但是，我们发现两车在单位时间里速度变化量相同，即在1s的时间里，速度的变化量都是3m/s，所以，速度变化难易程度是相同的。
也就是说，要想用举例说明，就必须让学生先理解运动状态改变的难易程度的意义。
四、如何衡量运动状态改变的难易程度
那么我们到底如何衡量外力改变运动状态的难易程度呢？首先，运动状态指的是物体运动的速度（包含大小和方向）。运动状态改变的情况有：物体由静止变为运动，由运动变为静止，运动快慢改变，运动方向改变。其次，运动状态改变的难易程度，与物体所受外力F、质量m、速度变化量△v和时间t都有关系。这里有四个影响因素，所以我们在举例的时候，一定要做到控制变量。
（一）质量不同的汽车，以相同的速度同时刹车，质量大的汽车，停下来需要更长的时间。即速度变化量△v和外力F相同时，质量m越大，运动状态越难改变，所以，所用时间t越长。
（二）质量不同的汽车，在相同的时间里由静止加速到相同的速度v，质量大的汽车需要更大的动力。即速度变化量△v和时间t相同时，质量m越大，运动状态越难改变，所以，外力F越大。
（三）质量不同的汽车，在相同的时间里由静止加速，当动力相同时，质量大的汽车的末速度更小。即外力F时间t相同时，质量m越大，运动状态越难改变，所以，末速度越小。
（四）质量相同的汽车，以不同的速度同时刹车。甲车速度由3 m/s变为0 时间是1 s，乙车由6 m/s变为0 时间是2 s，在相同的时间里速度变化量相同，所以，运动状态改变的难易程度相同。即质量m和外力F相同时，速度变化量与时间的比值是相同的，所以运动状态改变难易程度相同。
其实，质量相同，阻力相同时，我们可以看做是同一辆汽车，速度由6 m/s变为3 m/s时间是1s，由3 m/s变为0 时间是1 s，速度变化量与时间的比值总是相同的。运动状态改变难易程度相同。
（五）质量相同的汽车，在相同的时间里，甲车速度由3 m/s变为0 所需要的的阻力是1000N，乙车由6 m/s变为0 所需要的的阻力是2000N。阻力与速度变化量的比值相同，运动状态改变的难易程度相同。
（六）质量相同的汽车，以相同的速度同时刹车，甲车在1000F的阻力下运动了10s.乙车在2000N的阻力下运动了5s.阻力与速度变化量和时间的比值之比相同，即
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相同，运动状态改变的难易程度相同。
在这里，我们发现四个因素的控制变量是非常复杂的，而其实四个因素可以转换为三个因素，即外力F，质量m和速度变化量与时间的比值
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。速度变化量与时间的比值就是加速度。所以，我们在第二节里实验探究《加速度与力，质量的关系》。在本节课中，我们只需要让学生定性的了解惯性大小只与质量有关，与速度无关。至于，定量的测量和分析是很难的。而学生学完第二节加速度与力和质量的关系后，会对第一节的惯性更加理解一些。
五、实验证明惯性大小与速度无关的分析
那么，能不能通过学生实验，来证明惯性大小与速度无关呢？首先，我们遇到的问题是，惯性是物体的一种性质，不是可以直接测量的物理量。所以，我们到底测量什么，怎么说明速度不同时，惯性的大小是相同的。没有外力时，物体的运动状态是保持不变的。受到外力时，惯性大小表现在运动状态改变的难易程度上。在外力相同时，运动状态改变的难易程度表现在加速度上，所以惯性的大小其实是讨论加速度与力、质量的关系[2]。在人民教育出版社出版的课程标准实验教科书《物理－必修1》中，说观察和实验表明，对于任何物体，在受到相同的作用力时，决定它们运动状态变化难易程度的惟一因素就是它们的质量．所以，我们可以放在第二节课里再仔细讨论，让学生体会运动状态变化难易程度的意义。
惯性是物理学中重要的基本概念之一，是物体的一种性质。学生能死记硬背住惯性大小与速度无关。但也总是会掉入到速度越大越难刹车；助跑是因为速度越大惯性越大等题目的陷阱中，而迷惑不已。只有真正去思考去领悟惯性的意义，才能帮助学生思维得到发展。笔者教学经验浅薄，水平有限，不足之处，敬请各位老师提出宝贵意见，以便进一步完善。
参考文献：
1、曹鑫.惯性到底和速度有关吗？.数理化解题研究.2018(03)
2、范燕玲.宋金凤.如何理解惯性与速度无关.中学物理.2013(10)