第三章非惯性系下质点运动学

1、1第三章第三章 非惯性系下质点运动学非惯性系下质点运动学 一、一、相对性原理相对性原理 二、二、非惯性系下质点动力学方程非惯性系下质点动力学方程 三三、地球表面惯性力引起的自然现象分析地球表面惯性力引起的自然现象分析 四四、惯性力物理本质的理解惯性力物理本质的理解 本章知识单元与知识点小结本章知识单元与知识点小结下一页下一页力学力学电子教案电子教案2本章目标：本章目标：非惯性考系下质点的动力学方程非惯性考系下质点的动力学方程早期研究非惯性系下质点动力学的代表性科学家：早期研究非惯性系下质点动力学的代表性科学家：法国科学家科里奥法国科学家科里奥利（公元利（公元17921792年年公元公元1843

2、1843年）年），在在1919世纪世纪3030年代，科里奥利对自转年代，科里奥利对自转地球表面流体的运动进行了研究，提出了地球表面流体的运动进行了研究，提出了“虚拟力虚拟力”的概念，后人称的概念，后人称其为科里奥利力。其为科里奥利力。本章以惯性系下的牛顿第二定律为基础，总结非惯性系下质点所遵从本章以惯性系下的牛顿第二定律为基础，总结非惯性系下质点所遵从的动力学规律的动力学规律。主要包括：主要包括：相对性原理，非惯性系下质点动力学方程、相对性原理，非惯性系下质点动力学方程、对地球表面部分自然现象解释、惯性力物理本质的讨论等内容对地球表面部分自然现象解释、惯性力物理本质的讨论等内容。本章历史性简介

3、与内容提要本章历史性简介与内容提要返回上级目录返回上级目录返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案3返回上级目录返回上级目录返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案4二、非惯性系下质点动力学方程二、非惯性系下质点动力学方程非惯性系下质点动力学方程非惯性系下质点动力学方程加速平动非惯性系加速平动非惯性系匀角度转动非惯性系匀角度转动非惯性系返回上级目录返回上级目录返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案5返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案加速直线运动非惯性系中的惯性力：加速直线运动

4、非惯性系中的惯性力：amF地面地面（S惯性系）的观察者观测：惯性系）的观察者观测：成立成立Fma 车上（车上（S非惯性系）的观察者观测：非惯性系）的观察者观测：不再成立。不再成立。6返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案7返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案对于惯性力的理解需要注意的是：对于惯性力的理解需要注意的是：8返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案解：解：该题可在惯性系下求解，也可在非惯性系下求解。以车为参该题可在惯性系下求解，也可在非惯性系下求解。以车为参照系（加速直线运动的非惯性系），惯性力

5、照系（加速直线运动的非惯性系），惯性力ma如例如例3.2.1-1图图所示。所示。2222()()TFmamgm ag atgg 解得：解得：9该题可在惯性系下求解该题可在惯性系下求解 sinTmacosTmg2222sincosTTmgma2222()()Tmamgm aggatg10返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案解解：以地面为参照系（惯性系），以劈形物体为研究对象，以地面为参照系（惯性系），以劈形物体为研究对象，牛顿第二定律：牛顿第二定律：0sinNFm a 11返回上级目录返回上级目录返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案

6、12匀角速转动非惯性系下的惯性力匀角速转动非惯性系下的惯性力物体相对转系不动物体相对转系不动物体相对转系运动物体相对转系运动返回上级目录返回上级目录返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案13返回上级目录返回上级目录返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案14物体相对匀角速转动系统运动时的惯性力物体相对匀角速转动系统运动时的惯性力惯性离心力和科里奥利力惯性离心力和科里奥利力 返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案15返回上级目录返回上级目录返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案1

7、6返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案可以一般性地证明，总结如下：可以一般性地证明，总结如下：在相对惯性系作匀角速转动的非惯性系中，质点在相对惯性系作匀角速转动的非惯性系中，质点m的动力学方程可表示为：的动力学方程可表示为：FFma 惯惯 FFF离离科科惯惯= =+ +v vv vv v2,rm reF离离= =v vr r2mvF科科相相 = =vvvvv v17返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案18返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案19返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子

8、教案电子教案20vmR120NNFFm g 20fvFmR 以车为参照系（匀角速转动的非惯性系），对人需加一惯性离心力以车为参照系（匀角速转动的非惯性系），对人需加一惯性离心力应用牛顿第二定律应用牛顿第二定律水平方向：水平方向：竖直方向：竖直方向：以以A为为参考点：参考点： 200212Nvm gdmLFdR 20返回上级目录返回上级目录返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案21返回上级目录返回上级目录返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案22表观重力表观重力动画演示动画演示地球自转地球自转动画演示动画演示返回主目录返回主目录上一页上

9、一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案23落体偏东动画演示落体偏东动画演示东北信风动画演示东北信风动画演示台风形成画演示台风形成画演示返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案24返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案25月亮潮形成动画演示月亮潮形成动画演示26大潮、小潮动画演示大潮、小潮动画演示返回上级目录返回上级目录返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案太阳潮形成动画演示太阳潮形成动画演示27厄特沃什实验动画演示厄特沃什实验动画演示返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页三、惯性力物理本质的理解三、惯性力物理本质的理解 力学力学电子教案电子教案28返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案29等效原理动画演示等效原理动画演示返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案30返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案31返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教案32返回上级目录返回上级目录返回主目录返回主目录上一页上一页下一页下一页力学力学电子教案电子教