惯性参考系和非惯性参考系.ppt

1,1.惯性参考系从运动的描述来说,参考系的选择是任意的，这主要由研究问题的方便而定。但是，如果问题涉及运动和力的关系，即要应用牛顿定律时,参考系是否也能任意选择呢?如图2-7所示，车厢A在地面上以加速度a向右运动。,车厢内的光滑桌面上有一与弹簧相连的质量m的小球,弹簧的另一端系在车厢壁上。现在来分析这个弹簧、小球力学系统的运动情况。,五.惯性参考系和非惯性参考系,2,地面上的观察者甲：小球m:F=kx=ma，符合牛顿定律。,这个例子说明：以加速度a运动的车厢A为参考系,牛顿定律是不成立的。,车厢A内的观察者乙:小球m:F=kx(因为弹簧确实已伸长)，a=0，显然这是违背牛顿定律的。,3,研究地球表面附近(高度不太高、距离不太远)物体的运动时,地面(或固定在地面上的物体)就是近似程度较好的惯性系。,惯性系有一个重要性质：一切相对于惯性系作匀速直线运动或静止的参考系也是惯性系。,研究大气层和远程导弹的运动，地心参考系是近似程度相当好的惯性系。天体运动的研究指出:如果我们选择的参考系，以太阳中心为原点，以指向某些恒星的直线为坐标轴，则所观察到的天文现象都与牛顿定律和万有引力定律推出的结论相符合，因此，这样的日心参考系是惯性系。,非惯性系：相对于惯性系有加速度的参考系是非惯性系。,4,2.加速平动参考系中的惯性力,则在非惯性系S中有,5,注意：,6,例题2-7如图2-8所示，升降机内有一倾角为的光滑斜面。当升降机以匀加速度a相对地面上升时，一物体m正沿斜面下滑。求物体m相对于升降机的加速度。,解以升降机为参考系(非惯性系)，物体m受三个力作用：真实力mg和N,惯性力ma，方向如图。,沿斜面方向应用牛顿定律,有m(g+a)sin=ma解得：a=(g+a)sin,7,*3.匀速转动参考系中的惯性力,假定一质点相对匀速转动的参考系(非惯性系)静止,在惯性系看,受到的向心力为,如果在转动参考系(非惯性系)中,还要套用牛顿定律,就必须认为质点除了受到“真实的”力以外,还受到一个惯性(离心)力的作用:,(方向沿半径指向圆心),8,如果质点相对匀速转动参考系(非惯性系)运动,则所受的惯性力较为复杂。除了受到惯性(离心)力的作用外，还受到一种叫科里奥利力的惯性力。,可以证明，科里奥利力的计算公式为,式中为转台的角速度，为质点相对转台的速度。,北半球的河床右岸为什么受到较厉害的冲刷？赤道的信风是怎样形成的？这些都是科里奥利力作用的结果。,可以在图书馆找周衍柏理论力学p141,9,北半球的河流由西向东流动，由于科里奥利力向南，使河流的右岸受到冲刷。南半球反向，使河流的左岸受到冲刷（试分析之）,我们知道，地球的南北两极空气冷，赤道的空气的温度高。于是北半球的空气向南推进，形成向南的信风。,但是由于科里奥利力向西，结果风吹向西南，形成东北信风。如图p54,在南半球，形成向南的信风。但由于科里奥利力使得形成东南信风。如图p54,10,图2-1,m1,m2,例题2-8质量为m1的楔块放在光滑水平地面上，楔块的光滑斜面上有一质量为m2的物体自由滑下，求楔块的加速度和物体对斜面的下滑加速度。,11,对m1:,对m2：,x方向,y方向,(在非惯性系下用牛二律),x方向,12,联立求解三个方程,利用,求出,13,1牛顿三大定律,基本方法：隔离体法+正交分解,质点动力学核心：,受力分析,则在非惯性系S中有,2非惯性系,惯性力,牛顿定律不能用,要用则加惯性力,质点动力学小结:,14,y,x,设平板参照系以角速度绕轴（垂直