当小球开始坠落——对抛体运动的朴素认识

是不是有一种回到学生时代的感觉呢？忽略“怎么能随便从飞机上丢东西下来呢”以及“明明在高空地上的人怎么看得到”的质疑（认识物理规律往往需要一些想象力和理想化的条件不是吗？），这道题的正确答案是D，抛物线，你答对了吗？(ง •̀_•́)ง

那么假如一辆小车从悬崖上坠落，它的运动轨迹是下图中的哪一个呢？

从飞机上投下的物体和从悬崖上坠落的小车，它们的运动模式是否相同呢？

答案是肯定的。这两类问题的本质是一样的，虽然在坠落之前小车有地面的支撑，但当它离开悬崖的那一刻开始，它就只受到重力的作用，会与飞机上的落物一样在空中划出一道抛物线。

——道理我都懂，但从直觉上来讲，我还是觉得它们不一样(๑•́ ₃•̀๑)

你不是一个人！

在一些针对大学生的研究中发现，人们在对这两种运动的预测和有关的动态概念上都有所不同。几乎所有的学生都正确预测了以一定速度滚下桌子的小球有一个向前的轨迹，但是许多学生认为从运动的载体上掉落的小球是 竖直向下 的。当被问及原因时，许多人解释说滚动的小球有“冲力”让它继续前进，而被抛下的小球没有这种 “冲力” 。

“竖直向下信念” 是儿童对于日常生活中常见的运动存在的一种朴素的信念。这种错误信念会随着年龄增长而减少，但就如上面写到的，成年人也可能会有这种错误的认识。

“冲力信念” 也是一种儿童利用自己的理论解释日常运动现象的过程形成的朴素信念。他们会认为运动的物体携带着冲力，冲力不能立刻消失，直到消耗完或遇到相反的力时运动才能停止。如果对牛顿运动定律有一定了解的话，你就会知道，“冲力”反映的其实是 惯性 的作用。惯性并不是一种力，而是物体维持原有运动状态的固有属性。

之所以认为从运动的物体上被抛下的小球没有“冲力”，可能是人们觉得小球在被抛出前是 静止 的。这其实涉及到参考系选择的问题。对于把小球抛出的人，小球在被抛出前当然是静止的；可是相对于地面，小球是与运动的载体以同样的速度运行的。由于日常的知觉经验，人们容易忽略小球相对于地面的运动，所以才会犯错。

接下来，让我们再问问孩子，看看他们对抛体运动是怎么理解的。国内有研究者让3-5岁的学前儿童画出 飞驰的汽车掉下陡坡 时的轨迹（你也可以让自家的宝宝试试看），这之后，他们将幼儿的回答归纳为了4类：

垂直下落型 ：幼儿似乎并未意识到汽车是以某个速度在开，没有意识到速度会对下落产生影响。这类幼儿人数很多，约占总人数的一半，不过人数随年龄增加而减少。

冲力型 ：幼儿认为汽车先要“冲出去”，然后垂直下落（是不是让人想起动画片中的桥段？）。他们似乎已经认识到了速度的影响。此类幼儿的人数随年龄增加有所增加。

滑梯型 ：汽车就像滑滑梯一样地滑下去。幼儿似乎意识到，汽车既会向前走，也会向下掉。

类抛物线型 ：汽车先是水平运动，然后有一个过渡阶段的抛物线，最后垂直落下。从中可以明显看到抛物线的萌芽。

孩子们的回答是不是很有意思呢？在你没有学习物理知识之前（或者之后），是不是也犯过同样的错误？

从小到大，我们一直在探索这个世界。我们去听，去看，去感受，用自己的方式去解释经历的一切，形成了关于这个世界基本规律的一套理解。这套在经过系统的科学教育之前已经具有的理论被称为 “朴素理论” ，它是我们对这个世界原始的直觉的看法，它有时候对，有时候不对，不过，更多的时候它与正式的科学知识相去甚远。朴素理论在儿童认知发展中的影响广泛而持久，它不仅仅存在于儿童中，即使是受过正规教育成年人，也会常常受到它的影响，因此，不要觉得没有答对我们的问题很丢脸哟~

回顾物理学发展的进程，我们发现早期的物理学家们也会提出“冲力”、“抛力”等概念，这可能从侧面反映出了朴素物理理论对于我们思维的重要影响，也反映出朴素物理理论的确很“朴素”。所幸，人类对真理的渴求并没有就此止步。从伽利略到牛顿，到爱因斯坦再到现在，理性的大脑们摆脱了直觉的干扰，用实证质疑和修正前人建构的理论，使得知识不断被更新，人们离这个世界运行的真理越来越近……而回过头探讨人类对于这个世界最初的认识，看看那些懵懂的认识是如何变得复杂深邃的，不也很有趣吗？