2025年高考物理神奇的“慣性”世界
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )整理 2024-11-15 09:28:43
[趣味物理]神奇的“慣性”世界
慣性是物理學(xué)中力學(xué)的一個(gè)重要概念，它表示物體總有保持原來(lái)運動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)。慣性的大小由質(zhì)量來(lái)量度。剛體力學(xué)中，轉動(dòng)慣量則是量度轉動(dòng)慣性的大小。
其實(shí)，除力學(xué)外，電磁學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)、原子物理學(xué)等領(lǐng)域也能找到慣性的影子，甚至在自然科學(xué)中的化學(xué)和生物學(xué)領(lǐng)域，也能找到慣性。
電磁感應現象中感應電動(dòng)勢（或感應電流）的產(chǎn)生過(guò)程就體現了慣性：如下圖所示，當穿過(guò)閉合線(xiàn)圈中的磁通量要增加時(shí)，由楞次定律可知，感應電流為順時(shí)針，即感應電流的磁場(chǎng)總是阻礙電路中的磁通量的變化，若穿過(guò)回路的磁通量增大則感應電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)阻礙磁通量的增大，即線(xiàn)圈本身有保持原來(lái)磁通量大小的性質(zhì)。楞次定律不就是電學(xué)中的慣性定律嗎？對于線(xiàn)圈的自感現象，自感系數L正是量度線(xiàn)圈慣性大小的物理量。
“冰凍三尺，非一日之寒”是熱學(xué)中的慣性現象的寫(xiě)照。水在外界環(huán)境溫度降低過(guò)程中要不斷地向外放熱，去抵抗環(huán)境溫度的降低，相反，要解凍，則低溫的水不斷吸熱，以阻止環(huán)境溫度的上升。就是說(shuō)，我們周?chē)沫h(huán)境在任何情況下總有保持原來(lái)溫度的性質(zhì)。熔解熱、比熱、汽化熱等概念在某種意義上也是衡量各種物質(zhì)在熱現象中慣性的大小。
又如：對氣體的狀態(tài)的改變過(guò)程，如等溫壓縮過(guò)程中，氣體體積減少，壓強就會(huì )增大，以阻止氣體進(jìn)一步被壓縮，即氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中，也體現出保持原來(lái)狀態(tài)的性質(zhì)，如果氣體不受外界影響，它將始終保持原有的狀態(tài)。
查理定律和蓋·呂薩克定律同樣反映了氣體總有保持原來(lái)狀態(tài)的性質(zhì)。等溫壓縮系數、體脹系數、壓強系數這些概念也分別在某種意義上反映了氣體的慣性的大小。
光學(xué)中，光在均勻媒介質(zhì)的直線(xiàn)傳播最能說(shuō)明光傳播規律中的慣性，光只有在一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)中才發(fā)生折射，說(shuō)明外界條件是改變其直線(xiàn)傳播的影響因素，光本身是具有直線(xiàn)傳播的本性的。
在原子物理學(xué)中，天然放射現象中的半衰期的概念很能說(shuō)明放射性元素的慣性，半衰期正好可以量度其慣性的大小。半衰期長(cháng)，則該種元素的平均壽命長(cháng)，即慣性也大。
上面所說(shuō)的是物理學(xué)中的“慣性”。其實(shí)，慣性現象在化學(xué)，生物學(xué)領(lǐng)域也有體現。
化學(xué)中，化學(xué)平衡理論其實(shí)就是化學(xué)反應里的慣性原理，當溫度升高時(shí)，平衡向吸熱方向移動(dòng)，其實(shí)只有這樣才能阻礙溫度的升高，壓強增大時(shí)，反應向分子數減少的方向移動(dòng)，阻止壓強的增大，而減壓情況正好相反。減少產(chǎn)物濃度時(shí)，平衡向正方向移動(dòng)，以阻礙產(chǎn)物濃度的減少。
生物學(xué)中生態(tài)系統的自我調節能力也反映了大自然的慣性。系統中某一因素的漲落，會(huì )導致系統中其它因素的變化，使整個(gè)系統經(jīng)過(guò)一定階段的調整后又恢復為新的平衡，只要外界的影響不超過(guò)生態(tài)系統的最大承受能力，這平衡將永遠進(jìn)行下去。生物學(xué)中細胞的分裂，DNA復制，遺傳特性等，從一定側面上也反映了生物世界中的慣性。
總之，自然現象中，慣性是一種普遍現象，推廣到社會(huì )現象也能找到慣性的蹤跡，如人的生活習慣一旦形成就很難改變；深厚的歷史文化對人的影響，也不是一朝一夕就能讓人改變的；當社會(huì )發(fā)生重大改革時(shí)，總是困難重重，如果不大刀闊斧則很難見(jiàn)效。
是不是慣性的概念有更大的適用空間，有待于我們進(jìn)一步的研究。
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