2025年高考物理神奇的“慣性”世界

　　[趣味物理]神奇的“慣性”世界

　　慣性是物理學中力學的一個重要概念，它表示物體總有保持原來運動狀態(tài)的性質(zhì)。慣性的大小由質(zhì)量來量度。剛體力學中，轉(zhuǎn)動慣量則是量度轉(zhuǎn)動慣性的大小。

　　其實，除力學外，電磁學、熱學、光學、原子物理學等領(lǐng)域也能找到慣性的影子，甚至在自然科學中的化學和生物學領(lǐng)域，也能找到慣性。

　　電磁感應現(xiàn)象中感應電動勢（或感應電流）的產(chǎn)生過程就體現(xiàn)了慣性：如下圖所示，當穿過閉合線圈中的磁通量要增加時，由楞次定律可知，感應電流為順時針，即感應電流的磁場總是阻礙電路中的磁通量的變化，若穿過回路的磁通量增大則感應電流產(chǎn)生的磁場阻礙磁通量的增大，即線圈本身有保持原來磁通量大小的性質(zhì)。楞次定律不就是電學中的慣性定律嗎？對于線圈的自感現(xiàn)象，自感系數(shù)L正是量度線圈慣性大小的物理量。

　　“冰凍三尺，非一日之寒”是熱學中的慣性現(xiàn)象的寫照。水在外界環(huán)境溫度降低過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，我們周圍的環(huán)境在任何情況下總有保持原來溫度的性質(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(xiàn)象中慣性的大小。

　　又如：對氣體的狀態(tài)的改變過程，如等溫壓縮過程中，氣體體積減少，壓強就會增大，以阻止氣體進一步被壓縮，即氣體在狀態(tài)變化過程中，也體現(xiàn)出保持原來狀態(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狀態(tài)的性質(zhì)。等溫壓縮系數(shù)、體脹系數(shù)、壓強系數(shù)這些概念也分別在某種意義上反映了氣體的慣性的大小。

　　光學中，光在均勻媒介質(zhì)的直線傳播最能說明光傳播規(guī)律中的慣性，光只有在一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)中才發(fā)生折射，說明外界條件是改變其直線傳播的影響因素，光本身是具有直線傳播的本性的。

　　在原子物理學中，天然放射現(xiàn)象中的半衰期的概念很能說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，則該種元素的平均壽命長，即慣性也大。

　　上面所說的是物理學中的“慣性”。其實，慣性現(xiàn)象在化學，生物學領(lǐng)域也有體現(xiàn)。

　　化學中，化學平衡理論其實就是化學反應里的慣性原理，當溫度升高時，平衡向吸熱方向移動，其實只有這樣才能阻礙溫度的升高，壓強增大時，反應向分子數(shù)減少的方向移動，阻止壓強的增大，而減壓情況正好相反。減少產(chǎn)物濃度時，平衡向正方向移動，以阻礙產(chǎn)物濃度的減少。

　　生物學中生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)能力也反映了大自然的慣性。系統(tǒng)中某一因素的漲落，會導致系統(tǒng)中其它因素的變化，使整個系統(tǒng)經(jīng)過一定階段的調(diào)整后又恢復為新的平衡，只要外界的影響不超過生態(tài)系統(tǒng)的最大承受能力，這平衡將永遠進行下去。生物學中細胞的分裂，DNA復制，遺傳特性等，從一定側(cè)面上也反映了生物世界中的慣性。

　　總之，自然現(xiàn)象中，慣性是一種普遍現(xiàn)象，推廣到社會現(xiàn)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；當社會發(fā)生重大改革時，總是困難重重，如果不大刀闊斧則很難見效。

　　是不是慣性的概念有更大的適用空間，有待于我們進一步的研究。

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