No.141 在高考範圍內,如何理解慣性質量&引力質量的區別與聯繫?

2020-12-03 騰訊網

問題提出

質量是一個非常有趣的概念，老師在不同時期會幫助我們從不同角度了解它。

在初中，質量是物體所含物質的多少（更準確是物質的量）；高中我們學習牛二定律後，更注重質量的慣性屬性，學習萬有引力定律後，我們開始關注質量的引力屬性；而大學低年級學習了狹義相對論後，我們了解到動質量和靜質量的區別，高年級學完廣義相對論，我們又會驚嘆質量與時空的聯繫。

今天咱們主要著眼於高中物理階段的質量，也就是牛頓定律中涉及到的慣性和萬有引力定律中涉及到的引力屬性。

今天錄製視頻，重點介紹慣性質量和引力質量在概念上的區別和聯繫，並列舉三個與其相關的實驗，更深層次的理解該內容。同時，在高考命題中，槓精老師覺得自由落體和單擺也可以通過編制試題，靈活考察 。

如果您感興趣，歡迎觀看下面錄製的視頻：

愛因斯坦曾經非常生動地以地球和石頭間的引力為例來說明引力和慣性是兩種完全不同的屬性，他說：「地球以重力吸引石頭而對其慣性質量毫無所知。地球的「召喚」力與引力質量有關，而石頭所「回答」的運動則與慣性質量有關」。

愛因斯坦發現了慣性質量和引力質量的不同，又發現了兩者的相同。於是，他發現了廣義相對論的巨大秘密，引力效果與加速度效果一樣。即一個站在加速上升的電梯中的人感受到的「引力」與在地球上因地球吸引力而產生的引力的效果是一樣的。

這樣一來，一束光一旦從垂直於電梯的方向通過，由於電梯在向上做加速運動，人將會看到光走的是彎曲的路線。由於人無法區分他此刻是處於以g加速的電梯中，還是處於靜止在地表的電梯中，故他可以認為地球周圍的空間是彎曲的，光沿著彎曲的路線在走。

推廣之，即質量對空間具有扭曲作用，於是質量和空間發生了聯繫，不再是一個孤立的東西。

視頻簡介1. 引力質量和慣性質量概念辨析。一言以蔽之，慣性質量類比於研究電荷間庫侖力中電荷的質量，引力質量則類比於電荷量。

2. 三個實驗：1. 落體等時；2. 單擺等周期；3. 厄缶扭秤實驗。

3. 在高考的自由落體運動和單擺運動中，可以進行相關命題。

原創不易！

歡迎轉發分享！

讓更多人支持原創！

相關焦點

  • 引力質量與慣性質量
    例如，我們用天平稱量物體的質量，就藉助了引力的存在。質量被定義為一個標量，是因為在歷史上，人們並沒有嚴格區分物體的質量與重量，質量有時被表述為物體所包含的分子（原子）的總數目，並沒有和力聯繫在一起。引力質量可以通過秤稱量，此時物體的引力質量並未與引力嚴格捆綁在一起，而是與秤砣（參照物）相比較。
  • 引力質量、慣性質量與慣性強度
    彈性儀器越精密，在不同的地方測定出來的同一物體的質量差別越明顯，而槓桿法比較出來的質量根本就沒有什麼變化。不用標準質量體進行力學對比法測定出來的質量都與物體的實際質量無關，環境變化的影響也越大，因此，任何非對比性儀器都是不能用於測定任何物體質量的。　　明確了質量這個概念的意義和衡量方法後，下面我們來分析一下「引力質量」和「慣性質量」這兩個「質量怪胎」。
  • 引力質量和慣性質量為何相等,它們是同一事物嗎?
    從本質上說，慣性質量和引力質量有區別，在廣義相對論中，愛因斯坦把「慣性質量=引力質量」作為等效原理，建立了廣義相對論。如果我們不加深思，可能會理所當然地認為「慣性質量」和「引力質量」是一樣的，如果我們更深入地了解這兩個物理量，就會發現這當中暗藏著更深刻的機制。慣性質量描述的是物體慣性大小的量，體現在物體加速或者減速時對外力的抵抗能力；而引力質量，描述的是物體產生引力場的能力，或者與其他引力場相互作用的能力。
  • 引力質量和慣性質量為何相等,原因是引力是慣性的源泉!
    引力質量和慣性質量為何相等，原因是引力是慣性的源泉！有幾個網友留言，想讓更簡單的解釋一下：引力是慣性的源泉 這句話。所以就試著來解釋一下，希望可以解答你們的疑惑。引力是物質與物質在引力場中的作用。引力場也是這種作用的結果。而這樣的結果就如同一種空間性質。正是由於這種空間性質，才使得物質具有慣性。
  • 慣性質量與引力質量
    根據萬有引力定律，同樣可以依據其物理內涵得出質量的定義，質量m是質點與其他質點相互吸引（吸引其他質點和被其他質點吸引）的能力的量度。因此，根據萬有引力定律定義的質量m稱為引力質量。慣性質量和引力質量是根據兩個互相獨立的實驗定律分別定義出來的物理量，它們反映了質點的兩種截然不同的物理屬性，從這一點看它們風馬牛不相及。
  • 質量究竟是什麼?為什麼還有「引力質量」和「慣性質量」之分?
    質量是一個物體中有多少物質的量度。質量是物體中原子總數、原子密度和原子類型的組合。質量的國際單位是千克（kg），但質量也可以用磅（lb）來測量。為了快速理解質量的概念，可以想像一個填充羽毛的枕套和一個類似的填充磚塊的枕套。哪個質量更大？
  • 越是基礎的越是神秘的,引力質量與慣性質量之中蘊含的璇璣
    先不考慮質量在洛倫茲協變情況下的變化，今天探討一下關於質量這個話題。經典力學對於質量的理解在牛頓力學中質量的概念可以從兩個角度來認識：引力質量和慣性質量。1、牛頓認為，質量是物質的量，它反映物質產生和接受引力的能力，可以用萬有引力公式來定義我們稱這樣定義的質量為引力質量。
  • 慣性質量和引力質量為何不同?如果兩者不相等會怎麼樣?
    當我第一次聽說慣性質量和引力質量，是兩個不同的物理量時非常驚訝，但是稍微一深究，就會發現兩者確實存在本質的區別。1、慣性質量：描物體慣性大小的量，也可以理解為物體產生慣性大小的能力；2、引力質量：描述物體產生萬有引力大小的量，也可以理解為物體產生引力大小的能力；兩者一對比，本質就是慣性力和引力的對比
  • 你真的了解質量麼?引力質量VS慣性質量
    為了讓大家更好的理解這些東西，我覺得有必要跟大家好好聊一聊質量這個事。而這裡的這個m，我們都知道是質量的專有符號，以前學物理的時候也知道這確實就是質量。而這個質量，就是我現在要說的慣性質量。引力質量 VS慣性質量明明都是質量，為什麼還要分引力質量和慣性質量呢？因為他們確實是完完全全不同的兩個物理量。
  • 物體是因為有質量所以有慣性,還是因為有慣性所以有質量?
    ）理解，慣性是來源於質量，質量是慣性的唯一量度，慣性大小是物體自身質量大小的直接體現，慣性是物體自身的固有屬性，與別的物體無關。隨後，牛頓發現萬有引力定律，這個定律表明質量是物體之間吸引力大小的度量，即質量越大，它們之間的引力越大。為了區別於慣性量度，人們把這個質量稱為「引力質量」，而把慣性量度的質量稱為「慣性質量」。牛頓並沒有把兩種質量聯繫起來，他把它們看成是相互獨立的物理現象。
  • 慣性質量和引力質量是同一種東西嗎?為什麼相等?
    一、慣性質量和引力質量是怎麼來的說起這個話題，還要回到牛頓發表了他那本著名的《自然哲學的數學原理》一書。這本書裡發表了牛頓三大定律。其中牛二（慣性定律）和牛三（萬有引力定律）定律分別給出自己的公式，即：F=ma、F=GMm/r^2。
  • 等效原理:引力質量等價慣性質量,慣性怎麼來的,叫「慣性」恰當嗎
    物體間能產生引力現象的質量就叫「引力質量」。「質量」這個概念剛開始時最簡單籠統的定義是「物質的多少」，並且引力公式中兩個引力質量必須都在同一時空背景中,這樣空間距離才能參與計算。對於牛頓來說,「物體間有引力存在」這不是問題,問題是「引力多大,如何計算,以及物體間為什麼會有引力存在」。所以在實驗觀察中,用於描述「力的作用產生加速度」和慣性現象,這種情形時的物體質量稱為「慣性質量」，而產生引力現象時的物體質量稱為「引力質量」。對處於三維空間背景中的同一個有質物體來說,引力質量和慣性質量,是同一個物體在同一空間中存在狀態的兩種表現形式。
  • 質量是什麼，從何而來？質量、重量、引力，並不是一回事
    可見，重量所描述的其實是一種引力關係，是地球與人體相互引力作用的值。當引力減小或人體受到了與引力方向相反的作用力，重量便會出現變化。普通的秤只能測出重量，卻拿質量無能為力，而要測出物體的質量，最簡便的工具就是天平了。
  • 申文斌：引力與慣性力的分離
    如果我們追隨愛因斯坦的思路進行推理，設想自己站在自由降落的、封閉的電梯之中，將無法感受到引力（重力）作用，無法與自己站在處於真空中自由運動的電梯中區別開來；或者，在真空中的電梯受到一個向上的整體加速作用，我們以為處於引力場作用之下，無法感知我們是處於真空中的加速參考系中還是處於靜止的引力場之中。因此，直觀的推理告訴我們，引力與慣性力是不可分離的。
  • 我們該如何理解愛因斯坦質能方程
    該文是關於如何理解愛氏質能方程的內容。寫這一篇文章，當然是因為它和前面的很多章節是有密切聯繫的。我希望每一個看此作品的人，都要保持懷疑態度。是因為一個人的學識有限，能力有限，想像有限。我的能力更不值得一提。即使你們面對愛因斯坦，也保持懷疑態度，是好的。最好能發現疑點，以發問的形式告訴大家。
  • 慣性質量
    主要目的是存視頻該視頻體現的物理原理有：慣性、壓強、動量與衝量、剪切力等等。從初中到高中，在學習知識時，總是從單一的、簡單確定的角度開始。若最終想解決實際問題，必須意識到這種由學習過程帶來的慣性。實際問題往往是複雜的綜合體，要有尋求邊界條件的意識，建立多變量的思考習慣，用發散的思維調動自己的知識海，要有創造工具解決問題的意識。
  • 質量與引力，誰讓空間彎曲了？相對論認為是質量，弦論認為是引力
    這是大多數朋友的理解，但其實引力和空間彎曲都是一個現象的兩種不同說法，愛因斯坦的廣義相對論告訴我們，時空是一個不可分割的整體，所以我們在解釋「引力」與空間之間的關係時必須要和時空一起說明，否則這個觀點就是不完整的。
  • 有質量才有引力,光子沒有質量,但黑洞能把光吸住,這不矛盾嗎?
    但有質量才有引力，光沒有質量，黑洞為什麼可以吸住光？　　並且，我們要知道黑洞的質量是非常大的，沒有上限，根據科學家們的探究發現黑洞引力的影響範圍的關鍵在於其黑洞質量的大小，也就是說黑洞的質量越大，其引力的影響範圍也就越大，一般來說黑洞的質量都是非常大的，那麼引力的影響範圍可想而知
  • 運動的物體質量增加,從而使得物體無法達到光速?
    愛因斯坦如何到達光速？愛因斯坦的質能守恆方程，讓能量可以成為質量。一個太空飛行器的質量，可以理解為能量的集合體，太空飛行器在加速的過程中逐漸獲得動能，這份能量會轉換為質量體現在太空飛行器身上，太空飛行器速度越快，質量就會相應提升，達到光速所需要的能量也就會越來越多。
  • 運動的物體質量增加，從而使得物體無法達到光速？
    導讀：運動的物體質量增加，從而使得物體無法達到光速？以下3個回答，讓你深刻理解這個問題。1、之前的幾期文章中，我們多次談到三個效應，運動物體的「長度收縮」、「時間膨脹」、「質量變大」。其中前面2個我們都已經量化的給出了公式，並舉例計算出了效應的具體數值，今天我們來質量變大如何計算。