水中惯性定律还成立吗

引入背景：

在讲了牛顿第一定律及惯性的概念之后，学生都觉得惯性概念比较简单，容易掌握，不就是物体总保持原有运动状态的性质吗！即物体具有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质叫惯性。在地面上运动的物体的惯性表现我们已经看得很多了，学生都能判断，那么处于水中的物体惯性又是如何表现的呢？水中惯性定律还成立吗？

实验器材：

两个灌满水的相对大点的透明饮料瓶（如大瓶的高橙瓶、营养快线瓶，将瓶上的标签纸撕掉），两个能塞紧瓶子的软胶塞，两个能放入瓶内的大小相同、颜色也基本相同的铁球和塑料球（塑料球的密度要比水的小），两根细线。

实验步骤：

（1）分别将细线的一端固定在球上，另一端固定在软胶塞的中央（或从软胶塞与瓶口的边缘拉出），组装成如图28、图29所示（其中图28中的小球是铁球，图29中的小球是塑料球，至于哪个瓶中球是什么球，在演示前先不要告诉学生）。（2）用手迅速向右移动A瓶，让学生观察发生的现象。（3）用手迅速向右移动B瓶，让学生观察发生的现象。

图28

图29

实验现象：

A瓶中的小球相对瓶子向左运动，B瓶中的小球相对瓶子向右运动（此现象学生会感到特别奇怪，好像违背了常理，因此会急于想知道为什么）。

原理剖析：

物体保持原有状态的性质叫惯性，惯性的大小由质量来度量。质量大的物体惯性大，即质量大的物体保持原有状态的能力或本领更强。

在图28中，假想在铁球周围有很多与铁球相同体积的水球，则每个水球与铁球相比较，铁球的质量大得多，铁球保持原来静止状态的本领就比水球大得多，因此，瓶子突然向右运动时，铁球要保持原有状态的本领比水球大，即占用原有位置的本领大，所以相对瓶子就向左运动，以便保持占据原来的位置。在图29中，我们仍假想在塑料球周围有很多与塑料球体积相同的水球，则每个水球与塑料相比较，水球的质量大得多，即水球保持原有位置的本领更强。当瓶子突然向右运动时，水球都要保持占据原有的位置，这样相对瓶子就向左运动，塑料小球自然就被挤向右方，所以塑料小球向右运动。由此可见，物体惯性大小的体现，在于占据原来位置的本领大小，即质量大的物体，占据原有位置的本领就大，质量小的物体，占据原有位置的本领就小。惯性大小的体现也可以这样来理解，当运动状态发生改变时，质量大的物体动作要迟缓一些，而质量小的物体动作要敏捷一些。

说明：

此实验可以在高中学习完惯性、牛顿第一定律之后再做，这样可以让学生经过反思之后，重新理解惯性概念及惯性大小的表现形式。也可在课外活动上或初、高中衔接的时候作为趣味实验演示。