非惯性系惯性力

1、2-52-5惯性系与非惯性系惯性系与非惯性系 惯性参照系惯性参照系: :牛顿定律成立的参考系。一切相对于牛顿定律成立的参考系。一切相对于惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性参照系。惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性参照系。非惯性参照系非惯性参照系: :相对于惯性系作加速运动的参考系。相对于惯性系作加速运动的参考系。在非惯性参照系内牛顿定律不成立。在非惯性参照系内牛顿定律不成立。非惯性系包括：非惯性系包括：平动加速系、转动系平动加速系、转动系一、一、平动加速系平动加速系中的惯性力中的惯性力惯性系，牛顿定律成立。惯性系，牛顿定律成立。水平方向小球不受力水平方向小球不受力若用牛顿定律思若用牛顿定律

2、思考，则必认为小考，则必认为小球受力为球受力为0am 小车是非惯性系小车是非惯性系牛顿定律不成立！牛顿定律不成立！小球加速小球加速a0mma0a0S系系小球静止小球静止a0mS 系系非惯性系包括：非惯性系包括：平动加速系、转动系平动加速系、转动系0a mgFT?Tgmi0m Fa0aOh！F 真实力真实力 ，a 质点的加速度。质点的加速度。0aaa 在在S 系（非惯性系（非惯性系）中设质点的加速度为系）中设质点的加速度为 a惯性力惯性力amF 代入代入中得中得amamF )(0，即即S系中系中形式上的牛顿第二定律：形式上的牛顿第二定律：0amFi amFFi amF 设设S 系相对系相对惯性系

3、惯性系S以加速度以加速度a0平动。在平动。在S系系中牛顿第二定律成立中牛顿第二定律成立非惯性参照系中非惯性参照系中的牛顿运动定律的牛顿运动定律 但有时惯性力也可以源于真实力。惯性力有真实的效果。但有时惯性力也可以源于真实力。惯性力有真实的效果。2、牛顿力学认为惯性力是、牛顿力学认为惯性力是“假想力假想力”，不是，不是 物体间的相互物体间的相互作用，没有反作用力。作用，没有反作用力。1、惯性力与质点的位置无关，各处均匀。惯性力与质点的位置无关，各处均匀。 质点所受惯性力的大小，等于质点的质点所受惯性力的大小，等于质点的质量和此非惯性系整体相对惯性系的加质量和此非惯性系整体相对惯性系的加速度的乘积

4、，方向与此加速度的方向相速度的乘积，方向与此加速度的方向相反反0amFi 3、惯性力只是参考系的非惯性运动的表观显示，或者说是物、惯性力只是参考系的非惯性运动的表观显示，或者说是物体的惯性在非惯性系中的表现。体的惯性在非惯性系中的表现。M m【例例】在光滑水平面上放一质量为在光滑水平面上放一质量为M、底角为底角为 、斜边光滑的楔块。今在其斜边上放一质量斜边光滑的楔块。今在其斜边上放一质量为为m的物体，求物体沿楔块下滑时的物体，求物体沿楔块下滑时对楔块对楔块和和对对地面地面的加速度。的加速度。x y0a0aaa 0aaa ：物体对楔块：物体对楔块a ：物体对地面：物体对地面a：楔块对地面：楔块对

5、地面0a以楔块以楔块（非惯性系非惯性系）为为参考系求解：参考系求解：除真实力外，物体和楔块还分别受惯性力除真实力外，物体和楔块还分别受惯性力0aM 0am 和和Mg x ymg0am a NN 0N 0aM NN 作用和反作用作用和反作用对物体：对物体：对楔块：对楔块： cossin0ammaN x方向：方向：y方向：方向： sincosammgN 0sin0 MaN x方向：方向：Mg x ymg0am a NN 0N 0aM 连立求解得连立求解得gmMmagmMmMa 202sincossinsinsin)( gmMmMmMaaayx 222222sinsin)2(sin 0aaa 由由得

6、得（1）在）在 M 参考系（非惯性系）参考系（非惯性系）中观察，重力被惯性力抵消中观察，重力被惯性力抵消，m作速率为作速率为v 的圆周运动。的圆周运动。【例例】M 自由下滑，讨论自由下滑，讨论 m 对地面的运动情况。对地面的运动情况。直接讨论直接讨论 m 对地面的运动较困难对地面的运动较困难（2）M 对地作自由落体运动。对地作自由落体运动。（3）m 对地面的运动，是以上对地面的运动，是以上两种运动的叠加。两种运动的叠加。M m光滑光滑v地面地面gmM m弹力弹力真实弹力真实弹力还受惯性力还受惯性力惯性离心力惯性离心力惯性系惯性系S设圆盘匀速转动，物体设圆盘匀速转动，物体m相对圆盘相对圆盘静止静

7、止二、转动系中的惯性力二、转动系中的惯性力转动系转动系S这时，惯性力只是惯性离心力。这时，惯性力只是惯性离心力。惯性离心力mOr, k弹簧平衡惯性力地面参照系2m Fr圆盘参照系2rmFr弹簧提供给小球向心力惯性离心力沿半径向外例如：当我们乘坐汽车拐弯时，我们体验到的被甩向弯道外侧例如：当我们乘坐汽车拐弯时，我们体验到的被甩向弯道外侧的的“力力”，就是这种惯性离心力。，就是这种惯性离心力。物体相对圆盘物体相对圆盘运动运动时还要受时还要受科里奥利力科里奥利力：误解：惯性离心力是向心力的反作用力。惯性离心力是向心力的反作用力。1. 向心力作用在运动物体上使之产生向心加速度。惯性离心力向心力作用在运动物体上使之产生向心加速度。惯性离心力也是作用在运动物体上。既然作用在同一物体上，也就谈不也是作用在运动物体上。既然作用在同一物体上，也就谈不上作用和反作用。上作用和反作用。2. 向心力是真实力作用