下面的例子。

< /p>

例

1

．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。

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。

在这里，

不能及时制动是由于惯性还是由于制动力不够大？略作思考，

< br>读者就可判断出是由

于后者。

将惯性看成一种破坏力是十 分荒唐的。

而发生交通事故的真正原因是，

由于车辆质

量较大，

而相应的制动力在如此质量的物体上所产生的加速度很小，

不能使车辆很快地减速，

从而在短时间内停下来。

< br>倘若对于质量较大的车辆来说制动力也允许更大，

那么作者认为还

是可以在一定的时间内制动车辆的。

并且，这个例子中的“高速行驶的车辆”及“对机动车的车速都有一定的限制”的字句

很容易使学生认为惯性和物体的运动速度有关。这对于初学者来说是一个很大的误导。

例

2

．

把斧柄的一端在水泥地面上撞击几下，

斧头就牢牢地套在斧柄上了，

这是什么缘故呢？

通常标准答案是这样的：

开始斧头和 斧柄同时向下运动，

当斧柄遇到障碍物时突然停止，

而斧头由于 惯性保持原来的运动状态，这样斧头就牢牢地套在斧柄上了。

事实上，

斧头在斧柄上套牢是由于斧头克服了阻力相对于斧柄运 动了一段位移，

而惯性不是

克服某种阻力使斧头运动的原因。< /p>

在此问题中的一个效果是斧头相对于斧柄产生了某种

（克

服一定力的）

运动，

因而我们必须以斧柄为参照 系来考察此种运动的实质。

当以斧柄为参照

时，

实际上斧柄在撞击的过程中是一个非惯性系，

它相对于惯性系有一个向上的加速 度。

因

而斧头在此参照系中必受到一个向下的“惯性力”

，正是此力与斧头的重力克服了斧头与斧

柄之间的弹力与摩擦阻力使斧 头相对于斧柄前进了一段位移，

从而使斧头在斧柄上套牢。

如< /p>

果一定要以地面为参照系来看斧头在斧柄上套牢的问题，

那么可以 这样认为：

虽然斧头在斧

柄上向下套牢的过程中没有受到除重力 以外的向下的另外力，

但相对于地面而言斧头具有一

定的动能和 重力势能，

正是这个能量克服了阻力作功从而转化为内能。

所以 从效果上看，

一

是斧头相对于斧柄向下移动了一段位移，二是斧 头与斧柄的接触面上在发热。

如果仅从动力学的角度来看，斧头在斧柄上套得牢不牢是由其受到的作用力大小与作

用时间

（或所通过的位移）

所共同决定的，

也就是说它和斧头相对于斧柄的动能或动量变化

有关。斧柄在“水泥 地面”上“撞击”这两个条件只是使斧柄产生了相对于水泥地面的较大

的动量变化率，< /p>

从而也使斧头具有了相对于斧柄的惯性力。

但是，

虽然这个惯性力构成了斧

头套牢在斧柄上的直接原因，

可严格地说，

斧头在斧柄上套得牢不牢的原因还和斧头的重力

及 斧柄的弹性和斧头与斧柄的摩擦力大小均有关系。

并且斧头在斧柄上套得牢不牢和作用时

间也大有关系，因而，撞击“几下”也是一个非常重要的条件。

例

3

．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？（

11

）

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，

< br>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，

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，< /p>

从而木块向右倾倒。

若以小车为参照

物， 小车被档板制动时已是一个非惯性系，作用在木块（重心）上的“惯性力”对木块的底

端 也产生一个使木块作顺时针旋转的力矩。

需要指出的是，

在上述例

2

和例

3

中，

斧头在斧柄上套牢 和木块在小车上倾倒已是一个

涉及物体在非惯性系中的动力学的问题。

< br>

其中例

2

是非惯性系中的质点动力学问题，

而例

3

则是非惯性系中的刚体动力学问题。

可是，

< br>在非惯性系中，

我们通常意义上所论述的牛顿第一定律已不成立，

从而也失去了此两

例的代表意义。

也就是说，

这两个例子不仅是不准确的解释而且是不适当的例子。

在涉及惯

性的问题上我们必须分别那些是属于惯性现象，

而那些则不属于惯性现象 ――即为动力学现

象。

牛顿的例子，

毫 无疑问是正确的，

但我们许多的物理学工作者却将惯性对事物的解释范

< br>围作了相当随意而并不恰当的扩展或扭曲。

其实在讲述惯性时，

< br>用不着举更新鲜的特别例子，

倒是需指出惯性使我们对事物常态的存在方式太熟视 无睹了。

这里问题的关键在于，

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，

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。但 即使如此地与质量和初速有关却也与惯性无关。

惯性，这个我们通常认为是由物体 内在因素决定的性质，其实是物体存在方式的一种

条件性：

“试 取汽车为参考系统来研究‘当汽车急剧刹车的时候，车中乘客有向前倾倒的倾

向’这个问 题，在汽车急剧刹车前，相对于汽车而言，乘客是静止的，在汽车急剧刹车时，

乘客突然 向前倾，这就是说，以汽车为参考系统，

乘客由静止而突然向前倾，并不保持其静

止状态，并不表现出惯性”

（

13

。这个条件就是：物体要表现出惯性，它必须处于惯性参考

系中。而“事物的存在顽强地延续维持不变

,

无论运 动是快是慢抑或停止。

”

（

14

）也只在惯

性系中才成立。

在研究物体的运动 学与动力学问题时，惯性系总有着特殊的地位。

可是，这

个特殊 地位的存在并不单单是人类抽象理性的功劳

,

并不是人类贪懒和 间集化的一个报应，

惯性系的存在有其形而上的基础：

自然之美 的呈现及人对自然之美呈现体认的同一性。

如果

没有了存在的时 间均匀性与空间对称性，

我们选取的相对于地面作匀速直线运动的参考系对

研究动力学问题而言也就将成为一个畸形的怪胎。

所有的老师都要求学生不要把惯性与惯性定律混为一谈，

可是当我们的老师用动力学的

观点来看待惯性――也就是说，

把惯性与牛顿第二定律混为一谈的时候，

对学生的这一期望

当教完一些物理学的基本概念与规律以后 ，

就要求学生用

它们解释自然现象。事实上，物理学中有些基本 概念与规律不是要求我们去解释自然现象，

它没有这个功能，它只是告诉我们要去感受些 什么，它提供给我们的不是一种推理的方式，

而是一个判断的原则：它促成我们的判断更 接近于自然之美的呈现。

三、惯性定律与牛顿第二定律的关系

当物体所受的合外力为零时，从牛顿第二定律可知物体处于静 止状态或作匀速直线运

动。

可是，

仅依 据这一点却不能认为牛顿第一定律是牛顿第二定律的一个特例。

因为这两个

定律的论述对象其实是不一样的。

牛顿第二定律的研究对象是一个物体，

而牛顿第一定律论

述的是整个存在的性质。

惯性――这个任何物体均具有的性质其实不是我们的个别研究对象

所具有的性质，因为这 个“任何物体”

，包括了天地间的万物，而万物的总称即是宇宙：

“四

方上下曰宇，古往今来曰宙”

.

也即任何个别的物体都不可能无条件地具有惯性：惯性是存

在的特性，是存在着的时空的 特性，是宇宙的特性。

其次，

牛顿第二定律是关于个别物体因果性的规律，

而牛顿第一定律却 与个别物体的因

果性无关，

它是存在之状态的表述，

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