对惯性的认识与初步研究 班级：2018届高一理科(9)班
组长：何俊伟
组员：孙溥霖 郭阳 郑弘昊 杜凯龙
指导老师：张家秀 陈同忠
【课题产生背景】
高中物理学习中力学部分尤为重要，惯性则是经典力学中的一个基本概念，同时又是生活中的一个基础性观念。但大多数同学们对惯性的认识存在误区，很多学生都难以讲清楚惯性。随着学习的深入，我们对惯性的兴趣也越来越浓。为了更深一步地认识并理解惯性，我们开展了这次研究性学习活动。
本论文通过对惯性的表现入手，使同学们对惯性的理解更为透彻。同时又有社会调查，提高了我们的社会交际能力与自身学习能力。我们进行这次研究性学习活动，就是为了更好地学习并利用自然科学的知识。对于课题的研究，我们选择由浅入深，由表及里，层层深入地探讨，研究与论证方式。
【研究过程简介】
（一）研究方法：查阅资料法，问卷调查法，文献调研法，上网查询法，统计分析法。
（二）研究思路：1. 举出惯性在生活中的表现及实例 2 .对惯性的初步认识
3 .引入惯性力与惯性系的概念 4. 问卷调查结果及分析
5. 思考与建议
6. 感想与收获
（三）具体实施过程及人员分工：
【论文正文】 一．惯性的实例及表现
●飞镖脱手后继续运小狗抖动身体，甩掉毛上的水（洗衣机甩干）
●如果火箭向东发射，就可以利用地球自转的惯性节省推力
●纸飞机离开手以后继续飞行
●跳远时利用助跑，使自己跳得更远
●急刹车时，人会向前倾
●投掷铅球时，铅球离开手后继续运动
●走路时脚被树枝等绊住。由于脚下遇到阻力，立即停止运动，而上身则由于惯性继续向前运动，所以会向前倾倒；
●锤头松了，只要把锤柄在固定的物体上撞几下，锤头就牢牢地套在锤柄上了 ●惯性也有不利的一面，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，在城市的市区，对机动车的车速都有一定的限制，以利于行车安全。 从以上实例我们可以看出，惯性在生活中应用十分广泛。联系课本，我们可以知道，物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性
质叫做惯性，但我们对“保持原来的匀速直线运动或静止状态”这句话应当如何理解？
二．对惯性的认识
（1）物体具有保持原有运动状态不变状态的性质。
那么是不是物体只有在静止或匀速直线运动时才具有惯性呢？当然不是！实际上惯性是一切物体的固有属性，无论是固体、液体或气体，无论物体是运动还是静止，都具有惯性。惯性只能是存在的一个特征，是被研究对象周围的环境在此对象上的表现。换一句话说，它是存在于物体周围的一种条件，一种约束。
（2）惯性大小只与物体的质量有有关。物体的质量越大，其运动状态越难改变，我们就说它的惯性越大；物体的质量越小，其运动状态越容易改变，我们就说它的惯性越小。物理学中就用质量来量度物体惯性的大小
（3）惯性不是力。力是物体对物体的作用，发生力的作用时，必然要涉及两个相互作用的物体，单独一个物体不会产生力的作用；每个物体都具有惯性．不需要两个物体的相互作用，惯性只有大小没有方向，因此不能把惯性说成是“惯性力”“受到惯性作用”或“克服物体的惯性。
（4）惯性与惯性定律（牛顿第一定律）有着密不可分的关系。但惯性不等同于惯性定律：惯性是物体本身的性质；而惯性定律讲的是运动和力的关系，它实际上是惯性的表现。 惯性所揭示出的物体之性质不在于其使（或抗拒）物体运动状态的改变或代表改变的难易
程度的能力，而在于它的保持某种特定状态（静止或匀速直线运动）的本领，所以说牛顿第二定律是惯性的一种表现，一种简化模型。 事实上，在惯性概念发展的最初时期，牛顿就将惯性与力进行等价的思考，当然现在大家知道牛顿的把惯性等同于力的思想是错的了。有资料显示：惯性是由其表现物体周围存在着的与时空有关的天体质量分布情况决定着的性质。具体的内容联系到较为高深的物理学，这里不再讨论。
三. 惯性力与惯性系的初步认识
（一）惯性力是指当物体有加速度时，物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，而此时若以该物体为参考系，并在该参考系上建立坐标系，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上令该物体在坐标系内有发生位移的趋向，因此称之为惯性力。惯性力实际上是人们为了弥补牛顿运动定律而创造的假想力，它并不真实存在。
设想有一静止的火车, 车厢内一光滑桌子上放有一个小球, 小球本来是静止的；现在火车开始加速启动, 在地面上的人看来, 小球并没有运动, 但是在火车上的人看来, 小球沿着与火车运动方向相反的方向在加运动, 小球只受到了重力和支持力的作用, 且这两个力在竖直方向上是平衡的, 根据牛顿运动定律, 小球无论如何都是不会运动起来的, 但是事实上车上的确实会看到小球在动。这是牛顿力学的一个缺陷，为了弥补这个缺陷，我们可以假想着有一个看不见的力推着小球
前进，它就是惯性力。
（二）惯性系与非惯性系
惯性参考系是指牛顿运动定律成立的参考系凡是相对地面静止或者做匀速直线运动的参考系都是惯性系，我们平时所说的“地面”就是一种惯性参考系。
非惯性参照系是相对某惯性参考系作非匀速直线运动的参考系，又称非惯性坐标系，简称非惯性系。非惯性系中，描述物体的运动规律虽仍可使用牛顿运动定律，但作用在物体上的力，除了外力还要附加惯性力。简而言之，相对于地面做变速运动的参考系是非惯性系，如加速行驶的小轿车。
在这里引入惯性力与相关参考系的概念后，我们对惯性的概念更为透彻了。
四. 问卷调查与分析
惯性的认识调查表 一10班
您好！感谢您在百忙之中接受我们的调查！请您回答以下问题。 我是（）
A. 男生 B. 女生
Q1. 何时开始知道惯性（）
A. 小学及以前 B. 初中 C. 高中D. 不清楚
Q2. 喜欢物理吗？（）
A 还好 B 很喜欢 C 不太喜欢
Q3. 对物理老师的看法（）
A. 很优秀 B 一般 C 不太喜欢 D 无所谓
Q4. 对惯性的认识（）
A 很了解 B 不太了解C 无所谓
Q5. 对惯性的看法（）
A 很有趣B 一般C 没感觉
Q6. 对惯性力的了解（）
A 没听说过 B 略有耳闻 C 有点研究
Q7. 对牛顿三定律的掌握程度（）
A 很熟练 B 一般 C 不熟 D 无所谓
Q8. 对惯性系和非惯性系的了解（）
A 没听说过 B 略有耳闻 C 有点研究
Q9. 希不希望了解更多关于惯性的知识（）
A 很期望B 期望C 不期望D 无所谓
分析以上收回的调查表，可以发现男女生在一些问题的回答上差别较大。大多数
同学在初中时了解到有关惯性的内容，而
且觉得惯性比较有意思，对物理也挺感兴趣。出现这种情况的原因可能是初中物理比较浅显易懂，在当时学习惯性时也可能只是从惯性的表现入手，并没有进行深入的分析。 而到了高中以后物理学习的难度加大，真正开始理解惯性时同学们显得有些吃力。因此大多数学生对惯性理解得不够透彻，其中以女生居多，男生的状况要好一些。此时建议学生加强对概念的理解，教师也可以提醒学生多注意一下。
当牵扯到惯性力与惯性系的内容时，很多同学压根没听说过或是略有耳闻。还有许多同学反映对牛顿定律的内容掌握得不太熟练，这体现了很多同学基本功的不扎实。
五．思考与建议
通过这次调查，我们发现了同学们物理学习中的诸多问题。譬如初高中物理衔接得不够完善，从初中物理到高中物理实质上是从表象到本质的转变。但很多同学反映，老师在教学时对惯性的本质、意义只是一笔带过，然后就直接开始讲牛顿第一定律；我们就此问题也询问了部分物理教师，他们表示自己上课时考虑过这一点，但以为“初中老师讲过了”所以没有多讲。在这里我们建议老师上课时搞好物理学
习的衔接工作，这样才能深入理解课本，考出高分。
再者，惯性力与有关非惯性系的内容虽然不在考纲范围内，但在课本拓展学习或资料中多少有点涉及，而很多同学对此一无所知。建议教师可以在考纲的基础上略讲一些拓展的内容，也可以使学生的兴趣得到激发，增加他们对物理学习的信心与对课本内容的掌握程度。 因此，同学们在日常的学习中要注意对概念的掌握，通过阅读、分析、思考，了解教材的知识体系，重点、难点、范围和要求。对于物理概念和规律则要抓住其核心，以及与其它物理概念和规律的区别与联系。通过对所学知识的回顾、对照预习笔记、听课笔记、作业、达标检测、教科书和参考书等材料加以补充、归纳，使所学的知识达到系统、完整和高度概括的水平。要通过对比、鉴别，弄清事物的本质、内在联系以及变化发展过程，并及时归纳总结以形成系统的知识。通过分析对比，归纳总结，便可以使知识前后贯通，纵横联系，并从物理量间的因果联系和发展变化中加深对物理概念和规律的理解。
六．感想与收获
经过我们小组几个月不懈的努力，也算是圆满完成了对这一课题的调查。通过这次研究性学习，我们不仅了解到了更多物理学习中有关惯性的内容，也开阔了眼界，锻炼了社交能力，还体会到了团队合作的力量。
通过对课题“对惯性的认识与初步研究”的研究与讨论，我们都有了不小的收获。例如，在调查走访中，我们发现了同学们学习物理时遇到的困难与问题；在对老师的访问中，我们了解到许多物理学习
的方法与技巧；在撰写论文的过程中，我们学习到许多有用的电脑技术。
经过收集各方面资料，本组收集到许多关于惯性的有用资料，供大家借鉴与参考。
本次研究性学习也对我们个人实践与操作能力有了一定的提升，我们在研究活动的开展中深刻体会了团队合作精神的重要性，例如在小组会议与资料收集中，团队有远大于个人的力量并能取得良好的效果，具有多面性与高效性。
此外，还要感谢提供给我们帮助的同学与老师，正因为他们的帮助，我们的论文才得以顺利完成。
在本次论文制作过程中，我们遇到了诸多困难与挫折，比如发放调查问卷时一些同学的不配合，一些组员中途退出了小组等等。虽然我们付出了汗水与努力，但最终撰写出的论文也不尽如人意：数据处理不够合理；资料与数据链不够完善，有的地方只是简单的堆叠。但我们也在活动中提高了实践能力和培养了团队合作精神，实事求是的认知精神。我们今后将会更加给努力！
对惯性的认识与初步研究 班级：2018届高一理科(9)班
组长：何俊伟
组员：孙溥霖 郭阳 郑弘昊 杜凯龙
指导老师：张家秀 陈同忠
【课题产生背景】
高中物理学习中力学部分尤为重要，惯性则是经典力学中的一个基本概念，同时又是生活中的一个基础性观念。但大多数同学们对惯性的认识存在误区，很多学生都难以讲清楚惯性。随着学习的深入，我们对惯性的兴趣也越来越浓。为了更深一步地认识并理解惯性，我们开展了这次研究性学习活动。
本论文通过对惯性的表现入手，使同学们对惯性的理解更为透彻。同时又有社会调查，提高了我们的社会交际能力与自身学习能力。我们进行这次研究性学习活动，就是为了更好地学习并利用自然科学的知识。对于课题的研究，我们选择由浅入深，由表及里，层层深入地探讨，研究与论证方式。
【研究过程简介】
（一）研究方法：查阅资料法，问卷调查法，文献调研法，上网查询法，统计分析法。
（二）研究思路：1. 举出惯性在生活中的表现及实例 2 .对惯性的初步认识
3 .引入惯性力与惯性系的概念 4. 问卷调查结果及分析
5. 思考与建议
6. 感想与收获
（三）具体实施过程及人员分工：
【论文正文】 一．惯性的实例及表现
●飞镖脱手后继续运小狗抖动身体，甩掉毛上的水（洗衣机甩干）
●如果火箭向东发射，就可以利用地球自转的惯性节省推力
●纸飞机离开手以后继续飞行
●跳远时利用助跑，使自己跳得更远
●急刹车时，人会向前倾
●投掷铅球时，铅球离开手后继续运动
●走路时脚被树枝等绊住。由于脚下遇到阻力，立即停止运动，而上身则由于惯性继续向前运动，所以会向前倾倒；
●锤头松了，只要把锤柄在固定的物体上撞几下，锤头就牢牢地套在锤柄上了 ●惯性也有不利的一面，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，在城市的市区，对机动车的车速都有一定的限制，以利于行车安全。 从以上实例我们可以看出，惯性在生活中应用十分广泛。联系课本，我们可以知道，物体的这种保持原来的匀速直线运动或静止状态的性
质叫做惯性，但我们对“保持原来的匀速直线运动或静止状态”这句话应当如何理解？
二．对惯性的认识
（1）物体具有保持原有运动状态不变状态的性质。
那么是不是物体只有在静止或匀速直线运动时才具有惯性呢？当然不是！实际上惯性是一切物体的固有属性，无论是固体、液体或气体，无论物体是运动还是静止，都具有惯性。惯性只能是存在的一个特征，是被研究对象周围的环境在此对象上的表现。换一句话说，它是存在于物体周围的一种条件，一种约束。
（2）惯性大小只与物体的质量有有关。物体的质量越大，其运动状态越难改变，我们就说它的惯性越大；物体的质量越小，其运动状态越容易改变，我们就说它的惯性越小。物理学中就用质量来量度物体惯性的大小
（3）惯性不是力。力是物体对物体的作用，发生力的作用时，必然要涉及两个相互作用的物体，单独一个物体不会产生力的作用；每个物体都具有惯性．不需要两个物体的相互作用，惯性只有大小没有方向，因此不能把惯性说成是“惯性力”“受到惯性作用”或“克服物体的惯性。
（4）惯性与惯性定律（牛顿第一定律）有着密不可分的关系。但惯性不等同于惯性定律：惯性是物体本身的性质；而惯性定律讲的是运动和力的关系，它实际上是惯性的表现。 惯性所揭示出的物体之性质不在于其使（或抗拒）物体运动状态的改变或代表改变的难易
程度的能力，而在于它的保持某种特定状态（静止或匀速直线运动）的本领，所以说牛顿第二定律是惯性的一种表现，一种简化模型。 事实上，在惯性概念发展的最初时期，牛顿就将惯性与力进行等价的思考，当然现在大家知道牛顿的把惯性等同于力的思想是错的了。有资料显示：惯性是由其表现物体周围存在着的与时空有关的天体质量分布情况决定着的性质。具体的内容联系到较为高深的物理学，这里不再讨论。
三. 惯性力与惯性系的初步认识
（一）惯性力是指当物体有加速度时，物体具有的惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，而此时若以该物体为参考系，并在该参考系上建立坐标系，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上令该物体在坐标系内有发生位移的趋向，因此称之为惯性力。惯性力实际上是人们为了弥补牛顿运动定律而创造的假想力，它并不真实存在。
设想有一静止的火车, 车厢内一光滑桌子上放有一个小球, 小球本来是静止的；现在火车开始加速启动, 在地面上的人看来, 小球并没有运动, 但是在火车上的人看来, 小球沿着与火车运动方向相反的方向在加运动, 小球只受到了重力和支持力的作用, 且这两个力在竖直方向上是平衡的, 根据牛顿运动定律, 小球无论如何都是不会运动起来的, 但是事实上车上的确实会看到小球在动。这是牛顿力学的一个缺陷，为了弥补这个缺陷，我们可以假想着有一个看不见的力推着小球
前进，它就是惯性力。
（二）惯性系与非惯性系
惯性参考系是指牛顿运动定律成立的参考系凡是相对地面静止或者做匀速直线运动的参考系都是惯性系，我们平时所说的“地面”就是一种惯性参考系。
非惯性参照系是相对某惯性参考系作非匀速直线运动的参考系，又称非惯性坐标系，简称非惯性系。非惯性系中，描述物体的运动规律虽仍可使用牛顿运动定律，但作用在物体上的力，除了外力还要附加惯性力。简而言之，相对于地面做变速运动的参考系是非惯性系，如加速行驶的小轿车。
在这里引入惯性力与相关参考系的概念后，我们对惯性的概念更为透彻了。
四. 问卷调查与分析
惯性的认识调查表 一10班
您好！感谢您在百忙之中接受我们的调查！请您回答以下问题。 我是（）
A. 男生 B. 女生
Q1. 何时开始知道惯性（）
A. 小学及以前 B. 初中 C. 高中D. 不清楚
Q2. 喜欢物理吗？（）
A 还好 B 很喜欢 C 不太喜欢
Q3. 对物理老师的看法（）
A. 很优秀 B 一般 C 不太喜欢 D 无所谓
Q4. 对惯性的认识（）
A 很了解 B 不太了解C 无所谓
Q5. 对惯性的看法（）
A 很有趣B 一般C 没感觉
Q6. 对惯性力的了解（）
A 没听说过 B 略有耳闻 C 有点研究
Q7. 对牛顿三定律的掌握程度（）
A 很熟练 B 一般 C 不熟 D 无所谓
Q8. 对惯性系和非惯性系的了解（）
A 没听说过 B 略有耳闻 C 有点研究
Q9. 希不希望了解更多关于惯性的知识（）
A 很期望B 期望C 不期望D 无所谓
分析以上收回的调查表，可以发现男女生在一些问题的回答上差别较大。大多数
同学在初中时了解到有关惯性的内容，而
且觉得惯性比较有意思，对物理也挺感兴趣。出现这种情况的原因可能是初中物理比较浅显易懂，在当时学习惯性时也可能只是从惯性的表现入手，并没有进行深入的分析。 而到了高中以后物理学习的难度加大，真正开始理解惯性时同学们显得有些吃力。因此大多数学生对惯性理解得不够透彻，其中以女生居多，男生的状况要好一些。此时建议学生加强对概念的理解，教师也可以提醒学生多注意一下。
当牵扯到惯性力与惯性系的内容时，很多同学压根没听说过或是略有耳闻。还有许多同学反映对牛顿定律的内容掌握得不太熟练，这体现了很多同学基本功的不扎实。
五．思考与建议
通过这次调查，我们发现了同学们物理学习中的诸多问题。譬如初高中物理衔接得不够完善，从初中物理到高中物理实质上是从表象到本质的转变。但很多同学反映，老师在教学时对惯性的本质、意义只是一笔带过，然后就直接开始讲牛顿第一定律；我们就此问题也询问了部分物理教师，他们表示自己上课时考虑过这一点，但以为“初中老师讲过了”所以没有多讲。在这里我们建议老师上课时搞好物理学
习的衔接工作，这样才能深入理解课本，考出高分。
再者，惯性力与有关非惯性系的内容虽然不在考纲范围内，但在课本拓展学习或资料中多少有点涉及，而很多同学对此一无所知。建议教师可以在考纲的基础上略讲一些拓展的内容，也可以使学生的兴趣得到激发，增加他们对物理学习的信心与对课本内容的掌握程度。 因此，同学们在日常的学习中要注意对概念的掌握，通过阅读、分析、思考，了解教材的知识体系，重点、难点、范围和要求。对于物理概念和规律则要抓住其核心，以及与其它物理概念和规律的区别与联系。通过对所学知识的回顾、对照预习笔记、听课笔记、作业、达标检测、教科书和参考书等材料加以补充、归纳，使所学的知识达到系统、完整和高度概括的水平。要通过对比、鉴别，弄清事物的本质、内在联系以及变化发展过程，并及时归纳总结以形成系统的知识。通过分析对比，归纳总结，便可以使知识前后贯通，纵横联系，并从物理量间的因果联系和发展变化中加深对物理概念和规律的理解。
六．感想与收获
经过我们小组几个月不懈的努力，也算是圆满完成了对这一课题的调查。通过这次研究性学习，我们不仅了解到了更多物理学习中有关惯性的内容，也开阔了眼界，锻炼了社交能力，还体会到了团队合作的力量。
通过对课题“对惯性的认识与初步研究”的研究与讨论，我们都有了不小的收获。例如，在调查走访中，我们发现了同学们学习物理时遇到的困难与问题；在对老师的访问中，我们了解到许多物理学习
的方法与技巧；在撰写论文的过程中，我们学习到许多有用的电脑技术。
经过收集各方面资料，本组收集到许多关于惯性的有用资料，供大家借鉴与参考。
本次研究性学习也对我们个人实践与操作能力有了一定的提升，我们在研究活动的开展中深刻体会了团队合作精神的重要性，例如在小组会议与资料收集中，团队有远大于个人的力量并能取得良好的效果，具有多面性与高效性。
此外，还要感谢提供给我们帮助的同学与老师，正因为他们的帮助，我们的论文才得以顺利完成。
在本次论文制作过程中，我们遇到了诸多困难与挫折，比如发放调查问卷时一些同学的不配合，一些组员中途退出了小组等等。虽然我们付出了汗水与努力，但最终撰写出的论文也不尽如人意：数据处理不够合理；资料与数据链不够完善，有的地方只是简单的堆叠。但我们也在活动中提高了实践能力和培养了团队合作精神，实事求是的认知精神。我们今后将会更加给努力！