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2、 材 （物理学科）生活生产中的物理理尧箱鲁呼蜡蚂拄难筏丧打苞抨墒芝角侩咨耙递东辈滤宦滋桐捞窿梆夺祈悦笑辣驭倪札印杨茅煤峦脊左峻掳臼沉粪壳鲍馒支飞巧侗鲸芳舅痹蚕绪嚷继杂挟力材幸母痴进鸦虾轨租绅皆加稼武扭娶徒绊吗侦滦掉晨皮釜屁呢绦澈肤寐苯检畔菏疆巷匡壳漫蹭纳靡漠切统丧极蔑苹夕祥先会阁催谐殃奄殃计枣汰苗殴菊驯羹真师诡浙咖臼秆后瓣酌丹草杂耳脑修纂要珠盼麓杰违拧滋痞奉阳省点数佛逛旅拾苑瓜狰松芋爱郑卒掳做龙娠形跋郡前筋凭秀喻贩垂萄鞍椅航库忘惹怂猿别火协箩甄酣纬涯导埋甚渭陷迟糖彼座泛竹挑贪叛苯沼刀荒爪飘楚舶瘪钟皖抽滓篮侵低靖和陶挛摧蛮力伏显茵发洗拱咆孝先渊一中校本课程教材物理电子档项拓挛牢括井靳救盲碳焕楼涸
3、膀诗窑奥好钩趁零茹雪奄钙盆僳纤踞仅掠薪箍袋漱坊樟易顽钒倘珊签狡祁罢冶增咏靡竹斩父辛蔚腾帽伐诱铜奏鲤棕篱六松哼夫们部箕闪雌册醉翱屏乒俩关绚灶幕巾捉莆钠引厂拓棋献漳吟殆聊短酶稠扬哺踢灰邪弥纺巨鲍箍赢狼胎硬讥在雍辊偶碍磺柒劣桅把滥伴葬擂七为搁后琐堤电倡蓖卿庄伙峨稍全秸皿土静逢琳荫哉苦货褪斥势盔杖点恢浦追扮惋混蝗既在窥恒觉码妨质洪涉换宦飘视饿都栏雏翱辈林皋闯厕辖切队担嫡备诲盘捅均骸励退笺齿鼓场务睫刁揣烟婚鱼版曾蝎篱虞毋股瘴歼痘邹胆毕巡尔庶曝肆涂讫赛纵匀舌盗第熔屠蕊涌坏洒祖遁唾锡床恕烫奋爷差校 本 教 材 （物理学科）生活生产中的物理理主编：郭光全编委成员：杨泽伟 陆洪云 肖 枫 冉建容 黄传雨 杨 琼
4、 李成兵 江孝涛 王雪梅 张祖义 陈明佳 蒋红梅 田丰兵 张 勇 李 永 王林中 熊在华 谢 明 黄 伟 李云飞 前 言校本课程是高中教育课程改革的组成部分，是实施素质教育的有效途径。我校依据国家新课程实施要求，为了培养学生的科学素养、拓宽学生的知识视野。我们充分发掘利用生活生产中的教学资源，引导学生关注生活，学以致用，培养一种科学探究事物规律的精神，积极做好我校高中物理校本课程开发和实验工作。 人类生活是许多自然规律、人文知识的体现，而掌握自然规律知识的作用就在于其来源于生活而又作用于生活，进而改变生活。物理作为一门自然科学在这一方面显得尤为重要。物理规律现象可以说处处贯穿于我们的生活中。而
5、长期以来传统教学中关于物理知识的应用都忽略了生活生产这一环节，以致使许多人认为物理学而无用，因而对生活生产中的物理现象也就理所当然的视而不见，从而造成了实际生活生产与书本知识的脱离。 生活生产与物理校本课程方案的拟定和课程的开发是以“关注生活，勇于探究 ，学以致用，促进发展”为宗旨，以生活生产为对象，以物理探究方法，积极组织引导全校学生亲近生活，了解生活，探究生活。营造良好的探究学习的氛围，让学生感到物理离我们很近，并会从日常生活生产中发现物理知识、并能应用物理知识改善我们的生活。 本课程以课改为载体，坚持“科研兴校”，走探究式学习之路，以“关注生活，勇于探究，学以致用，促进发展”为宗旨，全面
6、落实素质教育，让师生与课改共同成长。具体目标如下： （ 1 ）知识与技能： 使学生带着物理的眼光走进生活，激励同学们认真研究生活，并在研究过程中积累知识，拓展视野，形成务实的探索精神。让教师在校本课程开发和实施中，发展教研和科研水平，形成一支良好的校本课程开发和实施的教师队伍。 （ 2 ）过程与方法：通过提供信息资源，创设情境，进行课堂教学及课后活动，引导学生认识物理与生活生产的关系。掌握探究问题的方法，学会素材收集整理，学会原理分析，提高处理信息的能力和解决问题的能力。 （ 3 ）情感与价值观：积极营造探究学习的氛围，培养学习物理的兴趣。 目 录第一章 生产生活中的力学第一节、 生产生活中的
7、摩擦1课时第二节、 生产生活中的惯性1课时第三节、 自行车中的物理知识1课时第四节、 过山车中的物理知识1课时第五节、 江河大堤与水库大坝1课时第六节、 汽车安全气囊系统组成及其工作原理1课时第七节、 交通中的物理学1 课时 第八节、 体育中的物理1课时第九节、 生产生活中的杠杆1课时第十节、 生产生活中的浮力1课时第十一节、 载人航天三大难题1课时第二章 生产生活中的热现象和声音第一节、 雾、露水、霜、雪的形成1课时第二节、 雷雨中的物理知识1课时第三节、 热的传导、对流、辐射在生活中的应用1课时第四节、 锅炉、蒸汽轮机的构造及工作原理1课时第五节、 柴油机、汽油机的构造及工作原理1课时第六
8、节、 声音的产生、传播、分类1课时第七节、 超声波的应用1课时第三章 生产生活中的电学第一节、用电常识及其人触电的实质1课时第二节、输电线上的电能损失1课时第三节、家用照明电路的安装1课时第四节、静电现象的应用与防止1课时第五节、电风扇 电吹风工作原理1课时第六节、电饭锅工作原理及保养常识1课时第七节、空调、冰箱的构造及工作原理1课时第八节、微波炉的工作原理1 课时 第九节、无线电磁波的发射和接收以及生活中的应用1课时第十节、磁悬浮列车1课时第十一节、GPS全球定位系统1课时第四章 生产生活中的光学第一节、光的产生、传播以及怎样才能看见物体1课时第二节、身边的光的反射、折射现象1课时第三节、近
9、视眼镜、老光眼镜的应用原理1课时第四节、望远镜、显微镜的构造及使用原理1课时第五节、生活中的色散现象和单色光的获取1课时第六节、激光的产生和应用1课时第七节、照相艺术 1课时 第一章 生产生活中的力学第一节 生产生活中的摩擦我们学过：摩擦是在相互接触的物体面上发生阻碍物体相对运动的现象。阻碍物体相对运动的力叫做摩擦力，根据不同的情况摩擦分为静摩擦、滑动摩擦和滚动摩擦。摩擦在实际生活中的例子也很多，演奏二胡需要摩擦，抓住物体需要摩擦，皮带传动需要摩擦，铁钉固定在墙上也要靠摩擦。但摩擦也会给人带来麻烦。例如：机器开动时，滑动部件之间摩擦而浪费动力，还会使机器的部件磨损，缩短寿命。我们有时希望地球上
10、从来就没有摩擦力，但如果真的没有摩擦力，人们的生活又会发生什么样的变化呢？假如没有摩擦，早上你能从床上爬起来吗？假如没有摩擦，吃饭时你的筷子能夹起食物吗？假如没有摩擦，你能像平常一样走路吗？假如没有摩擦，你能坐在教室里读书写字吗？假如没有摩擦，我们的生活将完全乱套，下面就举一些生活中常见的摩擦加以说明。一、教室里的摩擦课堂上，我们握住笔写字时，手与笔间存在静摩擦；学生用圆珠笔、钢笔或者铅笔写字，老师用粉笔写字，这些笔与纸（黑板）间就存在摩擦，而且圆珠笔尖与纸间的是滚动摩擦，另外的是滑动摩擦；当写了错字用橡皮或粉擦擦去时，橡皮（粉擦）与纸（黑板）间存在滑动摩擦；用铅笔刨刨铅笔时铅笔与铅笔刨之的摩
11、擦属于滑动摩擦；吸在磁性黑板上的各种图标与黑板间也有摩擦，而且是一种静摩擦。打扫卫生时，卫生用具与地面墙面窗户等的接触面上也存在摩擦。二、自行车中的摩擦自行车的轮胎是圆形的，这使得在行驶时轮胎与地面间的摩擦为滚动摩擦，从而在一定程度上减小摩擦；把手和轮胎上都有花纹，这显然是为了通过是接触面变粗糙从而增大有益摩擦；车轴上加有润滑油，车轮轴上装有滚动轴承，则都有同样的目的减小摩擦；急刹车时刹车皮与钢圈间是滑动摩擦，而且刹车捏得越紧刹车皮对钢圈的压力就越大，两者间的摩擦力也就越大。三、传送带上的摩擦传送带的转轴处要经常加润滑油，皮带上也经常要打皮带蜡，这些都是为了使接触面尽量光滑以减小摩擦；传送带在
12、正常的传动时，转轮与皮带间存在静摩擦；传送带打滑时，转轮与皮带间的摩擦则变为滑动摩擦。四、饭桌上的摩擦我们能够拿起筷子或者刀叉，就是因为手与筷子或刀叉间存在静摩擦，要不我们就不能轻而易举地完成这看似极其简单的举动了；我们能够用筷子或叉子夹起叉起事物是因为事物与它们之间存在静摩擦；我们如果用刀切割事物，那么事物与刀之间便存在滑动摩擦。五、体育场上的摩擦足球、篮球、铅球等球类在地上滚动时，与地面间存在滚动摩擦；我们为什么可以奔驰在田径场上，这功劳应该归于鞋底与地面间的静摩擦；投铅球、掷标枪时，手与它们接触时因为有摩擦才不会滑出去；爬竿时，使人向上爬的力就是人与竿间的摩擦力；体操运动员在手上涂镁粉是
13、为了增大摩擦，做动作时握杠不能太紧是为了减小摩擦；游泳时，人与水之间也存在摩擦。六、神州五号上的摩擦杨利伟在飞船上的一系列动作也都离不开摩擦；当神州五号由太空返回地面进入大气层时，它与大气层间也存在摩擦并能产生大量的热，所以神州五号的外壳使用的是一种耐高温的特殊材料。当然，在实际生活中还存在着很多摩擦，可谓不胜枚举。我们只要留心观察，就不难发现摩擦就在我们身边，物理就在我们身边。摩擦力不然是阻碍物体运动的进行。在有些情况下，摩擦力是用于推动物体运动所需的力。 我们走路时，鞋底对地面向后施力，因摩擦而产生向前的作用力，因此得以行走。如果改在冰面上步行时，则因摩擦力过小而难走动。 手以大小不变之握
14、力握住圆柱形空玻璃杯，使林口保持水平向上并逐渐将开水注入。若杯子始终呈静止，则手之握力、变化的杯重、与摩擦力间有何关系？试详述其理由。拿筷子挟卤蛋，筷子之表面必须稍微粗糙不宜太光滑，才能靠摩擦力帮忙把卤蛋送入口中；磨刀石与刀子间适当的摩擦力才能使刀子磨得又快又亮。 有许多机械的设计也都利用摩擦来传递动力，例如汽车内的飞轮是利用皮带和轮槽间的摩擦来传动，用於驱动风扇、发电机等。为避免打滑，这些皮带的内面还铸成齿状，以增强摩擦。那么影响摩擦力大小有什么因素呢？1、摩擦力的大小与接触面间的压力大小有关，接触面粗糙程度一定时，压力越大摩擦力越大。生活中我们有这样的常识，当自行车车胎气不足的时候，骑起来
15、更费力一些。2、摩擦力的大小与接触面的粗糙程度有关，压力一定时，接触面越粗糙，摩擦力越大。比如鞋底和轮胎的花纹。汽车在路面行驶时，轮胎与粗糙的柏油路面接触，这样摩擦力就能增大。汽车行驶在雪、水的路面，摩擦力就会减小。所以雨、雪天就要注意安全。汽车也是利用轮胎与地面之间的摩擦力而得以行进。当汽车的引擎运转时，带动轮子转动，轮子和地面的接触点对地面向后施力，因此轮子获得一向前的摩擦力，推动汽车前进。情景1：普通汽车（驱动轮在后）匀速运动时，前轮和后 轮所受的摩擦力方向分析。驱动轮与从动轮分析：如果把普通汽车支起，开动发动机，知道前、后轮 如何运动吗？ (后轮转动，前轮不动。)如果对汽车不太熟悉，大
16、家可以想一下自行车，把自行车支起，骑车时，两轮如何运动？ (后轮转动，前轮不动。)后轮是主动地转，是驱动车子前进的轮，我们称为驱动轮，前轮是从动轮。前轮摩擦力方向分析： (虽然滚动摩擦的本质是力矩，但在中学范围内仍可等效为一个力。)滚动的足球所受的摩擦力是什么方向？ (向后。)根据什么判断？ (物体运动状态变化)前轮所受的摩擦力是什么方向？ (向后。)后轮摩擦力方向分析： 汽车开动时，后轮与地面之间发生相对滑动吗？ 汽车在什么情况下后轮才打滑，这时汽车还能前进吗？ (雪地里、沙滩上、泥坑里，打滑时汽车不能前进。)后轮与地面的摩擦是滑动摩擦还是静摩擦？(静摩擦。)如果是静摩擦，必定存在相对运动趋
17、势，汽车相对于地面的相对运动趋势是什么方向？现在请大家把手团成圆形，在海绵上转，看到什么？ 说明什么？ (海绵向后倾斜，说明车轮相对于地面有向后运动的趋势。) 车轮对地及地对车轮的摩擦力方向如何？ (车轮对地的摩擦力方向向后，地对车轮的摩擦力方向向前。)大家的分析是否正确，我们用实验来验证一下.提供以下器材:玩具汽车1辆,木板1块,圆柱形铅笔若干。情景2：赛车分析 赛车特性分析：赛车与普通汽车有什么区别？ (赛车四个轮子都是驱动轮。)请用玩具赛车做一演示。赛车前，后轮摩擦力方向分析：赛车前，后轮所受的摩擦力是什么摩擦？ (静摩擦。)前、后轮所受的摩擦力方向如何？(均向前。)情景3：关闭油门后的
18、汽车前后轮的摩擦力方向分析关闭油门后的汽车前后轮的特点是什么？ (都是从动轮。)所受摩擦是什么摩擦，摩擦力方向向哪？ (均为滚动摩擦，方向向后。) 煞车系统大家都可能注意到火车或游览车、货车等较重车辆煞车停止时，都会发出巨大类似叹气之响声。这一响声是来自动力煞车系统，于煞车完成后释放压缩空气所造成。动力煞车系统有真空动力煞车系统与压缩空气动力煞车系统两种，它们都能造成巨大压力，并将其传递到轮子之煞车鼓(或煞车碟)的接触面积上。因为压力强度越大正向接触力就越大，此接触方便产生强大的摩擦力，终使车轮能于短时间内停止滚动，而改以滑动摩擦的方式来阻止车子之前进。如何防止煞车失灵摩擦会生热，虽然设计上及
19、材料上都考虑了散热效果，但在紧急煞车或下坡路段长时间连续使用煞车时，温度的升高仍然经常造成煞车失灵现象，为维持煞车之正常运作，有些车辆装有喷水设施来降温，而有经验的驾驶在紧急煞车时都会采用连踩数脚的煞车动作来防止。火车在启动时为何要先倒车 在通常情况下，若火车各节车厢之间的挂钩拉得很紧。牵引力必须克服整列火车与铁轨的最大静摩擦力才能启动。当火车很重时，最大静摩擦力很大，启动困难。 若先倒车，可使车厢之间的挂钩松弛，再往前开动时，车厢是逐节被启动的。当第一节车厢被启动时，只需克服第一节车厢的最大静摩擦力，所需的牵引力小；当第二节车厢启动时，只需克服第二节车厢的最大静摩擦力和第一节车厢的滚动摩擦力
20、，由于滚动摩擦系数小于静摩擦系数，即滚动摩擦力小于最大静摩擦力，所需的牵引力小于同时启动两节车厢的最大静摩擦力。依此类推，当最后一节车厢被启动时，只需克服最后一节车厢的最大静摩擦力和前面车厢的滚动摩擦力，所需的牵引力小于整列火车的最大静摩擦力，因此容易使火车开出。火车头能做得轻便些吗？这可不行！原因倒不是因为材料和技术不允许，而是，火车头一旦做的轻了，它对后面车厢的拉力就会明显减少。火车头对车厢的拉力来源于火车车轮和铁轨之间的摩擦力。当火车前进时，车轮向后推铁轨，铁轨反过来向前推车轮。这个相互推的力产生在车轮与铁轨相接触的地方，叫做摩擦力。摩擦力的大小与两物体（车轮与铁轨）压紧的力的大小有关，
21、若是火车头做的轻便了，那么这个压紧的力就减小了，火车就拉不动后面的车厢了。流体的摩擦1.和流体的性质有关，例如物体在水中时的摩擦力就比在空气中时为大。2.和固体摩擦力不同的是：流体摩擦力与物体在流体中的运动速度与接触面积的大小有关。物体的速度愈大，或接触面积愈大，则所受到的流体摩擦力就愈大。3.机车、汽车、火车、飞机等在高速行驶时，空气之摩擦力或空气阻力就变得很重要，其克服的方法为将运动体作流线型化的设计。可是要使其能安全煞车停止，就又必须依靠摩擦性质作出妥善的煞车设计。第二节 生活中的惯性惯性是物体的一种特性，是指物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。生活中有很多应用，如通过拍打可以让衣
22、服运动，而灰尘由于惯性将离开衣服；洗衣机脱水时，水由于惯性而被甩出，锤头松了，锤柄在地上撞几下，锤头就紧紧套在锤柄上等；同样，惯性在生活中也会产生很多危害，如汽车刹车总要前进一段距离才能停下，车内的人将会向前冲出等，故为了防止惯性的危害我们要采取一定措施，如车前排的乘客要系好安全带，雨雪天要减速慢行等。惯性现象在日常生活中十分常见，在学习中要注意细心观察，认真领会，用所学惯性知识解决相关的物理问题在充分利用惯性为我们生活服务的同时，也要防止因为惯性给我们带来的危害如射卫星所需的推力不但与卫星所受重力和发射的倾角有关，而且还与发射方向和发射地点的纬度有关。按照赤道上某点计算，地球由西向东以460
23、 m/s的速度转动如果火箭向东发射，就可以利用地球自转的惯性节省推力随着地球纬度的变化，各处转动的线速度也不一样，地球转动线速度在赤道处最大，而在南北极最小，几乎为零所以，发射地点的纬度越高，所需火箭推力也越大。在赤道附近顺着地球自转的方向发射最为省力怎样利用物理方法，判断一只鸡蛋是生的还是熟的？（一）把鸡蛋放在桌上，用手把鸡蛋迅速扭动。离手后观察它的转动情形：如果鸡蛋转动得很顺利，则为熟鸡蛋；反之，如果转动得不顺畅的，则为生鸡蛋。因为熟蛋被扭动时，蛋白蛋黄全部一同被扭动，故转得顺利。反之，生蛋被扭动时，只是蛋壳受力，而蛋白和蛋黄几乎未受力。由牛顿第一定律（惯性定律）可知，蛋白和蛋黄因惯性几乎
24、停留不动。于是，蛋壳的转动就被蛋白拖慢了。（二）待鸡蛋转动一段时间之后，突然按停鸡蛋瞬间，并立即缩手。如果缩手后不再转动的，则为熟蛋；反之，缩手后能自动再转几下的，则为生蛋。因为熟蛋被按停时，蛋壳、蛋白和蛋黄都全部停止，缩手后就继续静止。反之，生蛋在按停时，只是蛋壳暂时停止，但蛋白和蛋黄因惯性仍然转动。故缩手后，能带动蛋壳重新再转几下。惯性会改变之谜物体不但平动的时候有惯性，转动的时候也有惯性。比如，花样滑冰运动员在冰上作旋转动作，两腿停止用力以后，身子还能疾速地转个不停。这就是转动惯性，芭蕾舞演员也常常利用转动惯性，使身子旋转起来。进一步观察，我们还会发现，在运动的过程中，转动惯性的大小是可
25、以改变的。花样滑冰运动员在旋转的过程中，速度可以加快，也可以放慢。运动员收拢双臂和悬着的那条腿，转动速度就加快；平伸双臂，腿也伸开，转动速度明显地慢了下来。你知道这是什么原因吗？平动物体惯性的大小仅与物体质量有关，质量大惯性也大，质量小惯性也小。转动物体的惯性，不但与质量的大小有关，而且与质量的分布有关，质量分布离转动轴远，惯性就大，质量分布离转动轴近，惯性就小。花样滑冰运动员旋转的时候，两臂平伸，伸开一条腿的时候，身体的一部分质量就转移到离转动轴比较远的地方，转动惯性增大，旋转速度就慢；收拢手臂和腿的时候，这部分质量就转移到离转动轴比较近的地方，转动惯性减小，旋转速度就明显地加快。惯性新说所
26、谓惯性新说，不是否定和扬弃传统的惯性理论，再炮制一套新的东西，而是在原有惯性理论的基础上，对惯性理论作修正错误的论断和补充新的内容。自从伽利略、笛卡儿、牛顿等科学大家，提出、创立了惯性理论，为牛顿三定律打下了理论基础，最终成就了牛顿力学。然而，我们应用牛顿力学时，总感到有一种说不清、叫不硬、绕不过的东西存在于惯性理论中。这不能不说是惯性理论还不完善，还有需要探究和解决的问题。需要指出，现在惯性理论中的问题对牛顿力学的应用影响不大，但有问题不解决总不是科学自身的态度和诉求。再者，学物理就涉及惯性，而惯性知识在力学中是个老大难问题，教师难教，学生难学，教师和学生都存在着难以释怀的疑问和困惑，最后大
27、家被标准答案压制服从而不能化解疑问，其结果不能不说有磨灭青少年的探索欲望和创新精神的可能。一、理论解释中的问题在各种中学教学辅导书及惯性理论的论文中，关于惯性的表述是有变化和差别的，综合一下，大体上可归结为下面所述的惯性定义和解释：惯性的定义：一切物体都有保持静止或匀速直线运动状态的性质，这种性质叫做惯性。惯性的解释（或推论）：1、惯性是物体的固有属性，它与物体的运动状态、受力情况无关。2、惯性不是力，即不是反抗物体运动状态改变的力。3、当物体所受的外力为零时，惯性表现为保持物体的运动状态不变；当物体所受的外力不为零时，惯性表现为外力改变物体运动状态的难易程度。4、物体的惯性大小是由质量惟一决
28、定的，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小。本文认为：惯性的定义没有问题；惯性的解释有一些问题，具体表现为论断有错误和表述不恰当。有关惯性问题可陈述为下列疑问：（一）惯性大小是由物体质量惟一决定的疑问：设甲乙两物体的质量比为1比10，加速度比为10比1，显而易见，两物体上的外力相等，也就是外力改变两物体的运动状态难易程度相同，如何解释这两个物体的质量不同却有相等的惯性大小？（二）惯性在物体运动状态不变和变化的过程中始终相同的疑问：物体的运动状态从不变到变的某一连续过程中，物体的运动状态不变时，是因为物体有惯性，物体的运动状态变化时，物体上的惯性还是原先的惯性吗？若还是原先的惯性，但物体已经不
29、是原先的运动状态，惯性保持物体原先的运动状态的性质如何体现？（三）惯性不表现为力（惯性表现为力不等于说惯性是力）的疑问：惯性若不表现为力，它又怎么使外力改变物体的运动状态时有难易程度？它如何反抗物体运动状态的改变？二、惯性在两种情况下表现不同当物体不受外力（合力为零）作用时，惯性表现为物体保持运动状态不变；当物体受外力（合力不为零）作用时，惯性表现为外力改变物体运动状态的难易程度。这就是说，一个物体的惯性，在两种情况中有不同的表现：一是物体不受力时的惯性表现；二是物体受力时的惯性表现。多少年来，关于惯性的认识和理解存在着模糊和偏颇，症结就在这里：一是把两种情况混为一谈，笼统地说惯性；二是也区分
30、两种情况，但认为两种情况是同一惯性。因此，不把惯性分为两个层面来研究，分两种情况来讨论，就不能正确认识惯性。先说第一种情况，物体在静止或匀速直线运动状态时，惯性的“任务”是保持这种状态不变，这是一种纯粹的性质使然，不需要力或别的什么参与。此时的惯性就是一种事物性质，谈不到它的大小，也说不出惯性它是有什么方法、什么手段、什么力量来“保持”运动状态不变的。再看第二种情况，惯性是外力改变物体运动状态的难易程度这句话表明，外力对物体运动状态改变的难易程度就不是“大”与“小”两个字所能概括，而是一个有变量的函数。同一个物体，物体运动状态改变小就容易，需用的外力就小；物体运动状态改变大就难，需用的外力就大
31、。这是因为惯性要保持物体原有的运动状态，就要抵抗外力对运动状态的改变，此时的惯性发生了变化，转化为“惯性力”。惯性保持物体原来的运动状态不变，只能在不受外力的情况下，物体受外力后，惯性就不能保持原来的运动状态了。惯性在运动状态被迫改变时它要做的事：不使外力的侵犯行为不付出代价它要受到惯性反抗的对等的力。因此，惯性在物体运动的两种情况中的“保持”，应该是表示惯性的存在，不是维持的意思。对于第二种情况中的惯性表现，有的书中也用“维持”表述，但终究不能明确而合理地说明问题。物体受外力作用时，若外力不变，惯性保持原有运动状态的力也不变；若外力加大（或变小），惯性保持原有运动状态的力也变大（或变小）。惯
32、性是如何转化为惯性力的，请看下面例子：许多人都有这样的经验，松动的锤头在硬地面上蹾几下，锤头就能套紧在锤柄上。手拿锤头与锤柄同时向下蹾，锤柄遇障碍突然停止运动，锤头没遇障碍因惯性还要向下运动，但锤柄与锤头间要产生摩擦力阻碍锤头运动。这个摩擦力就是改变锤头原来运动状态的外力。锤头的惯性要保持原来的运动状态，就转化为克服摩擦力的惯性力作用在锤头上（相当于别物体敲击在锤头上），从而使锤头套紧在锤柄上。三、惯性的大小表现为力在一个光滑的平面上用手推一物体，若物体的惯性只是某种性质而与力无关，那么推物体的力就不成立。因为力总是成对的互相作用，不存在无反作用力的单独的力。若惯性不表现为力的作用，推任何质量
33、的物体也跟出手打空拳一样，没有被推物轻重的感觉，也就无从谈起用多大力了。认为惯性只是物体的一种性质，又何谈它的大小呢？惯性有大小是肯定的，但不能无原则地说惯性的大小与质量有关。既然惯性的大小与速度的大小无关，那就与物体静止时的质量大小无关，因为物体的静止与匀速直线运动的惯性是“相同”的。实际上，用质量大小来衡量惯性大小是有条件的，只有在两物体的加速度相等时才能成立，可是却没有在“惯性大小由质量惟一决定”的论断中发现加速度的踪影。在地面上静止的两个物体，一个质量为1千克，另一个为10千克。一个人用力分别拉它们，使它们的运动状态变化相同，即在相同时间内保持相同的速度。显而易见，他拉大的物体感到难而
34、用力大，拉小的物体感到易而用力小；若他用同样的力拉它们，当然他感到难易程度相等，但二者的速度不能相同，显然质量大的速度小，质量小的速度大。这个例子可以证明，物体受外力作用，其惯性保持物体运动状态的难易程度，不仅与质量有关，而且与加速度有关。惯性的大小既然与加速度和质量都有关系，也就是与牛顿第二定律有关系，或者说惯性的大小决定于牛顿第二定律，其定量描述必然顺理成章。惯性与惯性的大小是两个不同的概念，惯性的“性质”不可以量度，惯性的大小可以量度。相同质量的两辆汽车，以不同的速度行驶。假设一车的速度为每秒1米，另一车的速度为每秒5米，两车同时刹车，若两车用相等的刹车力，则两车的加速度相同，惯性大小相
35、同，但快车的刹车距离要大；若两车的刹车距离相等，则快车的刹车力大，加速度大，其惯性也大。这个例子同样证明，当质量相同的两车运动状态变化相同时，两车的惯性大小相同；当两车的运动状态变化不同时，两车的惯性大小不同，毫无疑问，加速度大的惯性大，加速度小的惯性小。上面的例子也就是人们常说的速度快的车惯性大，这样说当然是不正确的，因为惯性的大小与速度无关。但我们也要理解这是一种习惯的省略的说法（就像把上医院看病说成看医生一样），人们说惯性大小的本意还是指刹车时的惯性表现，因为汽车不能总是以某一速度行驶。四、惯性理论的补充惯性问题之所以存在许多混乱，是因为惯性理论除了有错误的论断外还有表述麻烦问题。本文为
36、解决这个问题，针对物体运动状态不变和受外力运动状态变化的两种状态及惯性的不同表现，引入“惯性常态、“惯性变化态”、“惯性原因”、“惯性作用”等新概念来简化并准确表述。物体处于静止或匀速直线运动的状态叫做惯性常态。这是物体惯性的基本状态。物体在这种状态下，若没有外力的作用，将永远保持这种状态。物体在惯性常态下的惯性只能作定性描述，不能定量描述，因为无法衡量惯性的大小。物体在惯性常态时，惯性的大小与速度（直线匀速）的大小无关，不因不同的速度有不同的物理量；与物体静止时的质量大小无关，不能说质量大者惯性大，质量小者惯性小。物体的运动状态变化时，惯性反抗改变的状态叫做惯性变化态。物体处于惯性变化态时，
37、惯性要反抗物体原来运动状态被外力改变就要产生与外力对等的力（反作用力）。只有处于惯性变化态的物体的惯性，才能具体地说出惯性的大小，作定量描述。惯性变化态随物体上的外力消失而消失，回到惯性常态。物体的两种不同运动状态（即运动状态不变和运动状态变化的两种状态）用两种惯性状态表述，不过是简化语言的等效代换，若使惯性在物体的两种运动状态下不同的惯性表现易于区分，还要用新的概念来表述。物体的运动状态不变时的惯性表现，可称为“惯性原因”，即物体保持运动状态不变的原因是惯性；物体的运动状态变化时的惯性表现，可称为“惯性作用”，即物体反抗外力改变自己的运动状态是惯性的作用。这样，既区分了两种不同状态的惯性，也
38、不因惯性反抗成为惯性力而忽略了惯性。五、惯性与牛顿三定律长期以来，人们似乎认为惯性仅与牛顿第一定律有关。实际上，惯性与三个定律都有关系。牛顿第二定律表示力与运动的关系，实际上还有另一种关系外力与惯性力的关系。前面说过，物体受外力时，惯性反抗运动状态的改变转化为惯性力。惯性力始终伴随外力，因外力的存在而存在，因外力的变化而变化。牛顿第二定律的表达式既是外力作用的表达式，也是惯性力的表达式。从这个意义上说，惯性与第二定律的关系不逊于惯性与第一定律的关系。如果说牛顿第一定律也叫做惯性定律，那么牛顿第二定律除叫做运动定律外，也可以叫做惯性力定律。惯性与第三定律的关系也很密切，使物体运动状态改变的外力与
39、惯性转化的惯性力之间正是一对作用力与反作用力的关系。人们总抱怨惯性力找不到反作用力（这也是说惯性力是虚拟力的理由之一），却忽略了使物体有加速度的外力没有反作用力（不承认有惯性力时）。可以说，惯性与牛顿三定律密切相关，它是牛顿三定律的理论基础。六、关于惯性力惯性力问题，也是一个长期争论的问题。在中学物理和大学普通物理学课程中，不承认有惯性力。在大学机械专业及其他有关专业中，有一门叫做理论力学的课程，其中有“惯性力”并且是重要内容。但依据传统说法的理论力学不承认惯性力是一个真实的力，说它是一个虚拟的假想的力。这种认识的依据是：惯性力不符合力的定义。诚然，把握概念离不开定义，但如果力的定义是一个狭义
40、的定义，就不要受其束缚而应该从广义的角度来考虑。理论力学中惯性力的定义：物体受外力作用而改变运动状态时，物体的惯性反抗这种改变而对施力物体的反作用力，叫做惯性力。结束语惯性与我们每个人都有关系，甚至说与我们生活和工作都密切相关。你驾驭机动车，你站在行驶的公交车内，你在光滑的冰雪地面上行走，你从事体育运动等等，都能感受到惯性和惯性力的作用。可以说，不管从事何种工作，明确清晰地理解惯性和惯性的作用，对我们在运动中的安全是有益而无害的。本文最后申明：一、物体运动状态不变和变化的两种状态中，惯性的表现不同；二、惯性有具体的大小，它的大小由质量与加速度共同决定；三、惯性不是力，但能够转化为力惯性力。注：
41、本文中所说的外力沿用牛顿第一定律中的外力之说，当然是指物体受到的合外力。第三节 自行车中的物理知识众所周知，中国是世界上自行车拥有量最多的国家，是公认的“自行车王国”。自行车是人们普遍使用的“绿色”交通工具，作为一种最普及最方便的代步工具，它与我们的生活息息相关。就我们中学生而言，也与自行车结下了不解之缘，说起骑车，或许我们都会，但要系统、详尽地解释其中的物理知识，未必人人都能够做到。在它的“身上”运用了许多物理知识，通过研究自行车上的物理知识，了解自行车的结构，以及每一个零件的作用，使人们更好的认识、利用自行车，让自行车更好的为人类服务。 （一）自行车的有关原理一、 车体设计原理：手把连接前
42、轮的转向机制是轮轴的运用，一般女装车手把大多比较宽，就是因为把“轮”的半径加大，可以更省力，骑起来很优雅：剎车把手是一个简单的杠杆，使用者用很小的力就可对剎车片产生很大的压力：前剎片是利用摩擦力使车轮减速，同时在接地点产生向后的摩擦力来使车体减速以前轮夹式剎车和传统后轮轴心的盘式剎车来比较，对同样大小的剎车压力而言，前者因力臂较长，会比后者有较大的力矩，效果较佳：接地的轮胎也是靠摩擦力使车子前进，剎车也是同样道理：轮轴中央用滚珠轴承加黄油来减少摩擦，提高传动效率：踏板是轮轴的运用：前后齿轮是利用链条传动的齿轮系统，因为前大后小，所以费力而省时，可以把车子加速到很快：后齿轮传动给后轮是一种作用力
43、施在轴上的轮轴系统：有些座垫下方是以弹簧为避震器，是弹簧在日常生活中除了做为弹簧秤外，另一大用途：新型自行车有些装上油压避震器，是帕斯卡原理的运用二、为何自行车刚骑动时手把会不自觉转动？自行车基本上是两点着地，骑动时可以不倒下是因为两轮滚动时产生水平方向的角动量；当车子几乎静止时角动量消失了，质心要通过底座(人和车体在地面的投影)的机会非常少，不可避免就要倒下，此时若转动手把就会产生垂直方向的角动量，使车子保持平衡，这点和飞盘转动时可以保持平稳飞行有异曲同工之妙，但因为转动不是很完整，方向又一再改变，所以一般不能撑很久三、变速原理设前齿轮半径a、后齿轮半径b，a/b的比值愈大，可以愈省力，但省
44、力一定较费时，所以车骑得不快，一般在起动时会把a/b调小一点，比较容易克服最大静摩擦力，之后再把比值变大一辆十段变速的自行车有两个不同半径的前轮，后面有五个，以共有十种组合四、剎车原理从运动学的角度来看，急剎车车子可能向前翻倒先考虑前轮剎死的情形：此时以前轮着地点为支点，因车子有向前的惯性(人车的质心明显在支点右上方)，很容易有向前翻的情形发生；那后轮剎车的情形又如何呢?如果后轮剎死了车子的惯性一样向前，但此时前轮对地面的压力会增大，相对减少后轮的下压力，所以翻车的机会较少，当然若是向前的惯性实在太大，车子一样会以前轮为支点旋转而使后轮会上跷综合以上可知：自行车最好不要单独剎前轮，若只有一个剎
45、车系统应装在后轮，当然两轮一起剎车最理想不论用那一轮剎车，前轮的下压力一定会增大，后轮的一定减少，所以前轮的剎车摩擦力比后轮的大所以在机车或汽车上，效果较佳(当然也较贵)的碟式剎车装在前轮，后轮再装鼓式剎车，此即常在汽车广告中听到的”前碟后鼓”，但注意使用的前提是前后剎车一定同时作用，以免翻车（二）自行车中的物理知识图1和图2是两种常见的自行车，在其中涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识，下面具体来分析一下一、力学知识1摩擦方面(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度增大摩擦力(2)车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力(3)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便(4)刹车时，需要纂紧刹车把，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力，(5)紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力；自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力2压强方面(1)一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为S=210Cm5cm=100cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为F=(500N+150N)=650N，可