浅谈惯性力.docx
物体受到惯性力加速下落直到与加速系接触，此时仍受到惯性力。
‘假如这里脱离了任何天体的引力，飞船在靠惯性飞行。那么飞船里的人和一切物体都处
于‘失重’状态，可以飘在空中，从手里松开的任何东西也不会往下落。如果飞船又开动了
火箭，以一定的加速度向前飞行，那么飞船里的人又感到有了‘重量’，原来在空中漂浮的东
西又纷纷加速下落的情形。’这说的是物体受到惯性力加速下落的情形。
‘如果把飞船看作加速系统，那么这个力的大小等于地板使人做加速运动的力，因而
力的大小反映了人的惯性质量。’这说的是物体受到惯性力与加速系接触的情形。
如果把飞船看作加速系统，那么人对飞船地板的压力的大小等于地板使人做加速运动的
力，因而力的大小反映了人的惯性质量。如果把飞船看作加速系统，人对地板的压力可以看作是人在加速系中受到惯性力产生的。质量大的物体受到的惯性力大，质量小的物体受到的惯性力小。加速度不同时，受到的惯性力不同。
此种情形是否可以当做施力与受力情形分析呢？
在施力物体看来，受力物体具有惯性，当运动状态发生改变时，受力物体需要力。当施力物体与受力物体相接触受力物体产生加速度时（例如，施力物体飞船，受力物体飞船里的人），从惯性力的角度分析，受力物体受到惯性力，质量大的物体（受到）惯性力大，质量小的物体惯性力小，因惯性力而产生的对施力物体的力也就（大或）小，在施力物体看来，改变受力物体运动状态时，产生相同的加速度，质量大的物体（受力物体）需要的力大，质量小的物体需要的力小。
质量大的物体惯性大，受到的惯性力也大，质量小的物体惯性小，受到的惯性力也小。
物体受到的力f=ma, 物体受到的惯性力f=-ma. 受到的力与惯性力方向相反数值相等。
人在飞船中，人对飞船地板的压力与飞船地板对人的支持力是一对作用力与反作用力。
对地板的压力可以看作是人受到惯性力产生的。把飞船看作施力物体，飞船地板对人的支持
力可以看作飞船施的力。惯性力与支持力合力为零。
什么是惯性力？我们是如何定义惯性力的？
物体由于具有惯性，受到外力时会产生一个反作用力。
惯性力也使物体产生加速度，当物体与参照系接触时，由于受到惯性力而对参照系产生压
力时，此物体才会有受力的感觉。
惯性力与惯性力能相互抵消吗？相对于加速系加速运动的参照系，加速度能相互相加或相减吗？受力与加速系产生相同加速度的物体，在加速系看来处于什么状态？
我们知道，在车厢里的桌面上放一个小球（火车匀速直线运动）。相对于车厢参照系来说，小球保持静止。小球所受合外力为零，现在设想车厢开始向右做加速运动，在车厢里观测，小球将向左做加速运动，而小球并没有受到其他物体的作用力。那么在火车看来相对于
车厢做加速运动的参照系里，小球做什么运动？如果加速度相同，方向相反加速度是否相互
抵消？惯性力是否相互抵消？
自由落体系中，物体实实在在受到引力了，不过在自由落体系看来，物体不受力，对外（对参照系)不产生力。物体上（物体内部）确实受到引力的吸引。---- 算是力的相对性吧（原来的提问是在自由落体系中，物体受到引力，但在自由落体系看来，物体不受任何力，物体具有惯性。那么物体到底受没受力呢？一个受力的物体怎么变成一个不受力的物体呢？）
物体不受力。物体不由于力是物体对物体相互作用，物体对外对其他物体不产生力时，受
力时，物体具有保持静止或匀速直线运动的性质。
在自由落体系中，物体受到了引力，不过在自由落体系看来，物体对其他物体对参照系没有力
的作用，物体本身是不受力的，所以物体处于惯性状态，物体具有保持静止或匀速直线运动的
性质。
惯性力，物体受到惯性力时，物体本身并不受力，而在参照系看来，物体具有受到力的性质。（具有加速度）
在广义相对性原理独特视角中我们说过：一个不受引力作用的加速系统跟一个受引力作用
的惯性系统等效
在引力场中自由降落的参考系中就消除了引力，在这个自由落体系中，惯性定律很好地成立，一个不受外力作用的物体将保持其原有运动状态，这一参考系实在是很好的惯性系。
（自由落体系属于非惯性系一种）
结论
物体做加速运动时，我们无法判定物体是在非惯性系中（加速系中）或是在惯性系中。
物体具有惯性时，我们无法判定物体是在非惯性系中或是在惯性系中。我们无法用任何实验判定
物体是在惯性系中或是在非惯性系中。
摘要物体受力在做加速运动的现象与物体处于静止或匀速直线运动状态受到惯性力的
现象（或者说参照系受到力看到不受力的物体做加速运动的现象）是等效的。 (没有接触任何物体时
的物体加速度。）
惯性力与力能互相抵消。当非惯性系中，惯性力与力相互抵消时，非惯性系就是一个很好
的惯性系。例如引力场中的自由降落系。
通常我们所说的惯性系是非惯性系的一部分，当惯性力与力相互抵消时，非惯性系就是
一个惯性系，相对于惯性系做加速或减速运动的参照系就是非惯性系。我们不知道物体是在惯性系
中受到力，或是在非惯性系中受到惯性力。
浅谈对惯性的理解
浅谈对惯性的理解 摘要：惯性是经典力学中的一个基本概念，也是中职物理教学中的难点之一。对中职生而言，无论是他们的物理基础知识，还是他们的认知能力，都很容易导致概念上的混乱，在分析日常生活中的惯性现象时就容易出错。 关键词：惯性牛顿第一定律质量速度 惯性是经典力学中的一个基本概念，同时又是人们日常生活中一个基础性概念，也是中职物理教学中的难点之一。笔者在教学中发现，完全按照课本编排的教法，对中职生而言，无论是他们的物理基础知识，还是他们的认知能力，都很容易导致概念上的混乱，在分析日常生活中的惯性现象时就容易出错。下面就结合学生的特点，谈谈对惯性的理解。 一、惯性的意义 在讲到牛顿第一定律时，“一切物体总保持静止或匀速直线运动状态，直到有外力迫使它改变这种运动状态为止。这就是牛顿第一定律。由于我们把物体总保持原来运动状态的性质叫做惯性。因此，牛顿第一定律又叫惯性定律。”课本上仅这些描述，使学生在解决实际问题时又造成混乱。 大家知道，惯性是物体保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。这里的问题在于：惯性是否是物体的性质？依据牛顿第一定律，任何物体均具有惯性，因而，惯性不是被研究物体的性质，因为这一性质是一切物体所具有的，也就是说，它与物体的个别特性无关，因而，惯性只能是存在的一个特征。 二、惯性与“第一定律”的区别 惯性与“第一定律”不是同一概念，不能混为一谈。它们的区别：惯性是一切物体固有的属性，是不依外界（作用力）条件而改变，它始终伴随物体而存在。牛顿第一定律则是研究物体在不受外力作用时如何运动的问题，是一条运动定律，它指出了“物体保持匀速直线运动状态或静止状态”的原因，两者完全不同。为何牛顿第一定律又叫惯性定律，是因为定律中所描述的现象是物体的惯性的一个方面的表现，当物体受到外力作用（合外力不为零）时，物体不可能保持匀速直线运动状态或静止状态，但物体力图保持原有运动状态不变的性质（惯性）仍旧表现出来。 三、惯性与物体的质量 质量是物体惯性大小的量度。物体处于失重状态时，惯性不会消失。我们知道，地面附近的物体所受重力大小与其质量大小成正比，质量越大的物体重力越大。有的同学认为：物体的质量越大惯性越大，也可以说成物体的重力越大惯性越大，因而推出：物体重量越小惯性越小，重力为零惯性消失。其实这是一种错
第10讲 非惯性参照系与惯性力
第10讲 非惯性参照系与惯性力 例1． 在光滑的水平轨道上有两个半径都是r 的小球A 和B ，质量分别为m 和m 2，当两球心的距离大于l 时（l 比r 2大得多）时，两球间无相互作用力，当两球间的距离等于或小于l 时，两球间存在着相互作用的恒定斥力F 。设A 球从远离B 球处以0v 沿两球心连线向原来静止的B 球运动。欲使两球不会发生接触，0v 必须满足什么条件？ 例2． 如图所示，质量kg 8=M 的小车放在光滑水平面上，在小车的一端加一水平恒力N 8=F ，当小车向右运动速度达到m/s 5.1时，在小车的前端轻放一大小不计、质量为kg 2=m 的物块，物块与小车的动摩擦因数为2.0，小车足够长，则物块从放上小车开始经过s 5.1=t 通过的位移为多大？ 例3． 某人质量kg 60=M ，一重物质量kg 50=m ，分别吊在一个定滑轮的两边。人握住绳子不动，则他落地的时间是t ，人若沿绳子向上攀爬，则他落地时间为t 2。若滑轮、绳子的质量及摩擦可不计，求此人往上爬时相对于绳子的加速度。
例4． 在天花板比地板高出m 2的实验火车的车厢里，悬挂着长为m 1的细线，细线下端连着一个小球，火车缓慢加速且加速度逐渐增大。问： （1）若加速度达到2 m/s 10时，细线恰好被拉断，则细线能承受的最大拉力为小球重力的多少倍？ （2）若从细线被拉断的时刻起，火车的加速度保持不变则小球落地点与悬挂点之间的水平距离是多少？ 例5． 如图所示，木柜宽l 2，其重心高度为h ，把木柜放于车上，车以加速度a 起动，试分析木柜在车上滑动、翻倒的条件，以防事故的发生。 例6． 如图所示，一质量为m 运动员骑摩托车在水平弯道上以速率v 转弯，车身与地面的夹角为α，其转弯半径为_________=R ，地面对摩托车的静摩擦力___________ =f 。
浅谈惯性力
物体受到惯性力加速下落直到与加速系接触，此时仍受到惯性力。 ‘假如这里脱离了任何天体的引力，飞船在靠惯性飞行。那么飞船里的人和一切物体都处于‘失重’状态，可以飘在空中，从手里松开的任何东西也不会往下落。如果飞船又开动了火箭，以一定的加速度向前飞行，那么飞船里的人又感到有了‘重量’，原来在空中漂浮的东西又纷纷加速下落的情形。’这说的是物体受到惯性力加速下落的情形。 ‘如果把飞船看作加速系统，那么这个力的大小等于地板使人做加速运动的力，因而力的大小反映了人的惯性质量。’这说的是物体受到惯性力与加速系接触的情形。 如果把飞船看作加速系统，那么人对飞船地板的压力的大小等于地板使人做加速运动的力，因而力的大小反映了人的惯性质量。如果把飞船看作加速系统，人对地板的压力可以看作是人在加速系中受到惯性力产生的。质量大的物体受到的惯性力大，质量小的物体受到的惯性力小。加速度不同时，受到的惯性力不同。 此种情形是否可以当做施力与受力情形分析呢？ 在施力物体看来，受力物体具有惯性，当运动状态发生改变时，受力物体需要力。当施力物体与受力物体相接触受力物体产生加速度时（例如，施力物体飞船，受力物体飞船里的人），从惯性力的角度分析，受力物体受到惯性力，质量大的物体（受到）惯性力大，质量小的物体惯性力小，因惯性力而产生的对施力物体的力也就（大或）小，在施力物体看来，改变受力物体运动状态时，产生相同的加速度，质量大的物体（受力物体）需要的力大，质量小的物体需要的力小。 质量大的物体惯性大，受到的惯性力也大，质量小的物体惯性小，受到的惯性力也小。物体受到的力f=ma,物体受到的惯性力f=-ma.受到的力与惯性力方向相反数值相等。 在飞船中，人对飞船地板的压力与飞船地板对人的支持力是一对作用力与反作用力。人对地板的压力可以看作是人受到惯性力产生的。把飞船看作施力物体，飞船地板对人的支持力可以看作飞船施的力。惯性力与支持力合力为零。 什么是惯性力？我们是如何定义惯性力的？ 物体由于具有惯性，受到外力时会产生一个反作用力。 惯性力也使物体产生加速度，当物体与参照系接触时，由于受到惯性力而对参照系产生压力时，此物体才会有受力的感觉。 惯性力与惯性力能相互抵消吗？相对于加速系加速运动的参照系，加速度能相互相加或相减吗？受力与加速系产生相同加速度的物体，在加速系看来处于什么状态？ 我们知道，在车厢里的桌面上放一个小球（火车匀速直线运动）。相对于车厢参照系来说，小球保持静止。小球所受合外力为零，现在设想车厢开始向右做加速运动，在车厢里观测，小球将向左做加速运动，而小球并没有受到其他物体的作用力。那么在火车看来相对于
物理毕业论文浅谈惯性力
浅谈惯性力 论文关键词：惯性物体惯性力 物体受到惯性力加速下落直到与加速系接触，此时仍受 到惯性力。 ‘假如这里脱离了任何天体的引力，飞船在靠惯性飞行。那么飞船里的人和一切物体都处于‘失重’状态，可以飘在空中，从手里松开的任何东西也不会往下落。如果飞船又开动了火箭， 以一定的加速度向前飞行，那么飞船里的人又感到有了‘重量’，原来在空中漂浮的东西又纷纷加速下落的情形。’这说的是物体 受到惯性力加速下落的情形。 ‘如果把飞船看作加速系统，那么这个力的大小等于地 板使人做加速运动的力，因而力的大小反映了人的惯性质量。’ 这说的是物体受到惯性力与加速系接触的情形。 如果把飞船看作加速系统，那么人对飞船地板的压力的 大小等于地板使人做加速运动的力，因而力的大小反映了人的惯 性质量。如果把飞船看作加速系统，人对地板的压力可以看作是 人在加速系中受到惯性力产生的。质量大的物体受到的惯性力大，质量小的物体受到的惯性力小。加速度不同时，受到的惯性力不同。 此种情形是否可以当做施力与受力情形分析呢？ 在施力物体看来，受力物体具有惯性，当运动状态发生 改变时，受力物体需要力。当施力物体与受力物体相接触受力物 体产生加速度时（例如，施力物体飞船，受力物体飞船里的人），从惯性力的角度分析，受力物体受到惯性力，质量大的物体（受
到）惯性力大，质量小的物体惯性力小，因惯性力而产生的对施力物体的力也就（大或）小，在施力物体看来，改变受力物体运动状态时，产生相同的加速度，质量大的物体（受力物体）需要的力大，质量小的物体需要的力小。 质量大的物体惯性大，受到的惯性力也大，质量小的物体惯性小，受到的惯性力也小。物体受到的力f=ma,物体受到的惯性力f=-ma.受到的力与惯性力方向相反数值相等。 在飞船中，人对飞船地板的压力与飞船地板对人的支持力是一对作用力与反作用力。人对地板的压力可以看作是人受到惯性力产生的。把飞船看作施力物体，飞船地板对人的支持力可以看作飞船施的力。惯性力与支持力合力为零。 什么是惯性力？我们是如何定义惯性力的？ 物体由于具有惯性，受到外力时会产生一个反作用力。 惯性力也使物体产生加速度，当物体与参照系接触时，由于受到惯性力而对参照系产生压力时，此物体才会有受力的感觉。 惯性力与惯性力能相互抵消吗？相对于加速系加速运动的参照系，加速度能相互相加或相减吗？受力与加速系产生相同加速度的物体，在加速系看来处于什么状态？ 我们知道，在车厢里的桌面上放一个小球（火车匀速直线运动）。相对于车厢参照系来说，小球保持静止。小球所受合外力为零，现在设想车厢开始向右做加速运动，在车厢里观测，小球将向左做加速运动，而小球并没有受到其他物体的作用力。那么在火车看来相对于车厢做加速运动的参照系里，小球做什么
浅谈对力学发展史给我的启示
浅谈对力学发展史给我的启示 ——张自宣 201002007003 物理学是一门基础学科，是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自然科学，探索物质世界及其运动规律。物理学史研究人类对自然界各种物理现象的认识史，研究物理学发生和发展的基本规律，研究物理足额概念和思想发生和变革的过程，研究物理学是怎样成为一门独立学科，怎样不断开拓新领域，怎样产生新的飞跃。只有了解了物理学发展的历史，才能更加深入地认识物理学的宏伟壮观。通过对物理学史的学习，我不仅增长见识，加深对物理学的理解，更重要的是从中受益，开阔眼界，从前人的经验中得到启示。其中，力学的发展史更是让我感受颇深。 力学是物理学中发展最早的一个分支，它和人类的生活与生产联系最为紧密。公元前两百多年前阿基米德的杠杆原理和浮力原理以及中国古代的春秋战国时期，以《墨经》为代表的墨家总结了大量的力学知识开始，这些都是力学科学的萌芽，为以后力学的发展起到了十分积极推动的作用。进入到16世纪，航海、战争和工业生产的需要，力学研究得到了真正的发展。16—17世纪，以伽利略为代表的物理学家对力学开展了广泛的研究，得到了落体定律。随后，牛顿建立了牛顿运动三定律和万有引力定律。D.伯努利、拉格朗日和达朗贝尔等人对牛顿建立的力学体系进行推广和完善，形成了系统的理论体系，取得了广泛的应用并发展出了流体力学、弹性力学和分析力学等分支。到了18世纪，经典力学已经相当成熟，成为自然科学中的主导和领先学科。在力学发展的历史进程中，一批又一批的科学家为坚持真理、发现真知而不懈奋斗，艰苦探索，坚守物理学家的操守和内心对于真理的渴望与信仰，为人类社会的发展和进步起到了极大的作用物理学的发展是一个漫长艰辛的过程，需要物理学家们不断地探索，一直的坚持。第谷观测天体运动整整二十年，直到他临终前把自己多年积累的天文观测资料留给开普勒，嘱托他把这些观测结果整理发表出来。开普勒遵照第谷的遗嘱，克服了种种困难，经过艰苦繁杂的计算和编制，最终发表了《鲁道夫星表》。同时，开普勒敏锐的直觉告诉他，第谷所记录的数据中应该包含着天体运动的规律。他开始运用数学方法对第谷的数据资料进行系统的分析整理。要在浩瀚的数据资料中找到普遍适用的数学公式就好像时要在大海里捞针，需要进行无休止的繁琐的计算。这是一件艰巨而又几乎是毫无希望的事情，可以想象得到，靠谱了要有何等的毅力才能把这件工作坚持做到底。经过十七年的努力奋斗，开普勒三定律终于都能够横空出世。开普勒三定律系统总结了行星运动规律，这是第谷和开普勒合作的成果，是精确的科学预测与严密的数学推算相结合的典范，更是不断坚持探索精神的产物，这是在每一位物理学家身上所闪耀着的耀眼的光辉。 物理学发展的过程需要我们不断怀疑，敢于质疑权威，确实做到不唯书、不唯上、只为实。从最初的哥白尼提出日心说，就推翻了自古希腊占统治地位的地心说，地心说认为地球是不动的宇宙中心。由于亚里士多德-托勒密的地心说理论成为中世纪神学世界观的重要精神支柱，而天文学的发展却越来越多地解释了这个理论的荒谬，于是天文学就成为冲破神学束缚的一个突破口。文艺复兴的思想解放运动为打破地心说理论提供了思想动力和精神基础，而这个理论体系的打破又给予宗教神学以沉重的打击，使文艺复兴运动更具有实际内容，天文学也就因此首先进入近代科学的大门。这是一场斗争，只有通过对陈旧思想进行批判才
非惯性系和惯性力错误--绝对与相对时空观
非惯性系和惯性力错误--绝对与相对时空观 杨山 （马鞍山传承教育物理组，安徽马鞍山，243000） 摘要：分析物理问题时我们要遵循客观性原则，当我们坐在加速的小车内看挂在天花板上的小球相对车厢静止且没有受力反而发生变化，于是引入了惯性力与非惯性系，其实这是主观意识造成的人为误导。地球之所以能看作惯性系是因为地球质量远大于观测物体，如果换作轮船上研究自行车的动力学问题，则轮船的质量不再像地球一样可以被忽略掉了。本文将遵循牛顿三定律，诠释如何正确运用三定律走出惯性力的教育误区。 关键词：牛顿三大定律；惯性力；非惯性系；力； 引言： 牛顿是一名伟大的物理学家，他在物理学方面的成就犹如中国古神话中的盘古有着开天辟地的意义。牛顿三定律是完美的，当我们误认为其存在缺陷而引入惯性系和非惯性系、惯性力等概念时反而破坏了三定律的完美。力的产生必然是相互作用的两个或几个物体，是一个系统问题，产生的效果也是系统效果，我们不应该孤立的去分析力的问题，三定律的力是物体间或者参考系间的相互作用产生，惯性系和非惯性系的引入从一定程度上起了误导作用，而使我们孤立的去分析力的问题。当然问题要追溯到牛顿本人木桶实验，这位伟大的物理学家没有能给完美的三定律一个更好的归宿。 牛顿经典力学有着一股难以抵抗的诱人之美，但是随着物理学的发展，牛顿力学出现了一些运用上的瑕疵，之后随着惯性系和非惯性系、引力质量与惯性质量、相对论等物理新理论的引入弥补了这一瑕疵，于是人类的时空观也发生了变化，牛顿定律成为了一种不完美的定律，其适用范围也只在惯性系中适用。其实牛顿定律并非如此局限，惯性系与非惯性系的划分[1]似乎对牛顿定律意义不大。正文： 关于惯性系与非惯性系的划分是教育误导，惯性力是不该引入的一种力。 先将牛顿三大定律摘录如下： 1)牛顿第一定律内容：任何物体都保持静止或匀速直线运动的状态，直到受到其它物体的作用力迫使它改变这种状态为止。 2)牛顿第二定律内容：物体在受到合外力的作用会产生加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小正比于合外力的大小与物体的质量成反比。 3)牛顿第三定律内容：两个物体之间的作用力和反作用力，在同一条直线上，大小相等，方向相反。 自然界的变化有很多种，我们分别从相对性观点看下面两个变化的例子： ①如有A和B两个气球，B气球漏气变小。我们依据相对性原理选择B为参照系而会认为A相对于B变大了，这是唯心的主观意识，就算没有A做对比我们依旧可以说B变小了，因为B相对于自己的原来状态发生了绝对性变化。 ②如果有A和B两个人静止在地球上，当B做跑步运动时，我们一般认为B发生了运动，但是从相对性原理上我们可以认为A相对于B在发生了运动。但这只是一种相对性是主观错觉，这种观点犹如哲学的万物因我而动的观点。这一
惯性力
浅谈惯性力 在物理学中，大多数的力都有施力物体。然而惯性力却不然，惯性力是没有施力物体的力。它是为了满足牛顿运动定律在非惯性系中的数学表达形式不变而引入的。 惯性力是指当物体加速的时候，惯性会使物体保持原有的运动状态的倾向，若是以该物体为参照物，看起来仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上，因此成为惯性力。因为惯性力实际上并不存在，实际存在的只有原本将该物体加速的力，所以惯性力又称假象力。形象的体现了惯性力的不存在性。 例如我们在乘公车的时候有一个明显的体会就是，当司机忽然加速的时候，我们的身体会向后倾，有时甚至会因为一些人的没扶好支撑物而跌倒。这时，人们就会想，我们向前后倾是因为什么物体给我们了一个力呢？实际上这里根本不存在一个将我们向后推动的力，这只是惯性在不同参照系下的表现而已。当汽车加速运动时，地面上的人看到汽车里面的人是运动的且加速度和汽车加速度是一样的。但是汽车里面的人看到与他们一起乘车的人却是静止不动的。如果我们对人进行受力分析，那么人受到重力和支持力。这两个力是平衡的。根据牛顿运动定律，人是不会移动的，但是人确实又移动了。这就是牛顿力学的一个局限。为了拟补这个缺陷，我们引入了惯性力这个概念。在处于非惯性系中的物体上人为的加上一个与该非惯性系数相等，方向相反的加速度。因为这个加速度是由于惯性引起的，所以将这个加速度的力成为惯性力。这样就可以解释我们在坐汽车时遇到的现象。
所以惯性是物体本身的性质，不是力。 我们知道对一切运动的描述，都是相对于某个参考系的。参考系选取的不同，对运动的描述，或者说运动方程的形式，也随之不同。人类从经验中发现，总可以找到这样的参考系：其时间是均匀流逝的，空间是均匀和各向同性的；在这样的参考系内，描述运动的方程有着最简单的形式。这样的参考系就是惯性参照系，也称为惯性参考系或惯性系。而非惯性系则是能够对同一个被观测的单元施加作用力的观测参照框架和附加非线性的坐标系的统称。非惯性参照系的种类无穷多。在经典机械力学中，任何一个使得“伽利略相对性原理”失效的参照系都是所谓的“非惯性参照系”。比如，一个加速转动的参照系；一个加速振动的参照系；……；一个随机任意加速运动的参照系等等。即任何一个使得牛顿第一定律和牛顿第二定律不再成立的参照系。在经典电动力学中，任何一个使得“爱因斯坦相对性原理”失效的参照系都是所谓的“非惯性参照系”。比如，任何一个使得洛伦兹电磁作用力定律，或者麦克斯韦方程组不再成立的参照系。 事实上牛顿运动定律只在惯性系中成立，然而在现实中，我们又不得不与非惯性系打交道。例如在研究大气环流一类大尺度的运动时，自转着的地球就是一个非惯性系，所以转动参考系就是一个非惯性系，在实际中有着非常重要的意义。物理学家总希望以最简明的方程概括最多的现象。对于非惯性系，关键在于寻找惯性力的正确表达式，然后把真实力与惯性力的矢量和作为总的力。这样在非惯性系中质点运动学方程的形式保持不变，因此，牛顿运动学在非惯性系中又可以运
大学物理(2.2.2)--常见力非惯性系惯性力
一、几种常见的力 1．万有引力（Law of Gravitation ） 1）文字叙述：在两个相距为r ，质量分别为m 1，m 2的质点间有万有引力，其方向沿着它们的连线，其大小与它们的质量的乘积成正比，与它们之间的距离的平方成反比，即2）数学表示 0221 r r m m G F = ——引力质量Gravitational Mass 其中 211..1067.6--?=kg m N G ——引力常量。 2．重力（Gravity ）——本质上归结于万有引力。 1）文字叙述：物体重力就是指忽略地球的自转效 应时，地球表明附近物体所受的地球的引力，即物体与 地球之间的万有引力。其方向指向地心。 2）数学表示 G=mg g=9.8m.s -2——重力加速度。 3）思考题： 赤道的重力加速度大还是两极的重力加速度大？为什么？ 3．弹性力（Elastic Force ） 大家知道，两个物体相互接触，彼此将产生形变，使其内部产生反抗力——形变恢复力（弹性力）。形变是产生弹性力的条件之一。例如：板擦和桌子相互接触，彼此有了一定的形变，在各自的接触部分产生弹性力。所以，弹性力是一种与物体的形变有关的接触力。即发生形变的物体，由于要恢复原状，对与它接触的物体会产生力的作用，这种物体因形变而产生欲使其恢复原来形状的力叫做弹性力。常见的弹性力有：1）弹簧中的弹性力：弹簧被拉伸或压缩时产生的弹性力。 胡克定律（Hooke Law ）：在弹性限度内，弹性力的大小与弹簧的伸长量成正比，方向指向平 衡位置。 数学表示 f=-kx—— k 为弹簧的劲度系数（Stiffness ）。 k 的值决定于弹簧本身的性质。而弹簧弹性力的方向总是指向平衡位置。 2）绳子被拉紧时所产生的张力 绳的张力：即绳内部各段之间的弹 性作用力。下面以AB 段为研究对象，设 其质量为m A 点和B 点的张力：'A A T T -=、'B B T T -=由牛顿第二定律：a m T T B A =+（1）当a =0或者m →0时，F T T B A =-='，绳子上各点张力相同而且拉力相等。 （2）当a ≠0，而且m ≠0 （绳子质量不能忽略时），绳子上各点的张力不F 图2-2 弹簧的弹力 m
非惯性系中的力学
非惯性系中的力学 牛顿运动定律只适用于惯性系,在非惯性系中,为了能得到形式上与牛顿第二定律一致的动力学方程,就需要引入惯性力的概念. 一.直线加速系中的惯性力 设非惯性参考系的加速度为a 参,物体相对于参考系的加速度为a 相 ,物体实际的加速度为a 绝, 则有: a绝= a参+a相.那么,物体”受到”的惯性力F惯=－m a参,其方向与a参的方向相反. 惯性力是虚构的力,不是真实力,因此,惯性力不是自然界中物体间的相互作用,因此不属于牛顿第 三定律涉及的范围之内,它没有施力物体,不存在与之对应的反作用力. 在非惯性系中,考虑到惯性力后的动力学方程为: 式中, F 合 为物体实际受到的合力. 二,匀速转动系中的惯性力 圆盘以角速度ω绕铅直轴转动,在圆盘上用长为r的轻线将质量为m的小球系于盘心且小不球相对于圆盘静止,即随盘一起作匀速圆周运动.从惯性系观察,小球在线拉力T的作用一下作圆周运动,符合牛顿第二定律.以圆盘为参考系,小球受到拉力T的作用,却保持静止,没有加速度,不符合牛顿第二定律.所以,相对于惯性系作匀速转动的参考系也是非惯性系,要在这种参考系中保持牛顿第二定律 形式不变,在质点静止于此参考系的情况下,应引入惯性力:F 惯 =mω2r.这个力叫做惯性离心力.若质点静止于匀速转动的参考系中,则作用于此物体所有相互作用力与惯性离心力的合力等于零,即: 例1.在火车车厢内有一长l，倾角为的斜面，当车厢以恒定加速度a0从静止开始运动时，物体自倾角为θ的斜面顶部A点由静止开始下滑，已知斜面的静摩因数为μ，求物体滑至斜面底部B点时，物体相对于车厢的速度，并讨论当a0与μ一定时，倾角θ为多大时，物体可静止于A点？ 例2.如图所示，定滑轮A的一侧持有m1=5kg的物体，另一侧挂有轻滑轮B，滑轮B两侧挂着民m2=3kg，m3=2kg的物体，求每个物体的加速度。
惯性系与非惯性系之间的物理规律的有关讨论
目录 摘要 (1) Abstract........................................... 错误！未定义书签。 1 引言 (1) 2 参考系的基本概念透析 (2) 2.1 参考系 (2) 2.2 惯性系和非惯性系 (2) 2.3 非惯性参考系的应用范围 (2) 3 非惯性参考系中的力学研究 (2) 3.1 非惯性参照系与惯性力 (2) 3.2 牛顿水桶实验 (3) 3.3 非惯性参照系与科里奥利惯性力 (4) 3.4 科里奥利加速度的实质 (4) 4 广义相对性原理 (4) 5 非惯性参照系附加引力场 (5) 6 总结 (5) 参考文献 (5)
惯性系与非惯性系之间的物理规律的有关讨论 摘要：汽车开动，人向后仰，刹车时人向前倾，与平稳前进时完全两样，类似的情况还很多。这些现象使人们在动力学中把参照系分为两类：惯性系与非惯性系。在一般问题中，地球可看成是惯性系，匀速直线运动的汽车也是惯性系，正在开动或刹车的汽车是非惯性系。从地球上考察，刹车时人向前倾正符合惯性定律；从汽车上考察，人在水平方向未受力而向前倾，这不符合牛顿定律。为什么牛顿定律不适用于非惯性系？非惯性系中的运动定律是怎样的?本文拟就这些问题做一简单讨论。 关键词：参考系；惯性系；非惯性系；广义相对论 Inertial and non-inertial reference system between the physical laws about discuss Abstract:The car started, people leaned back, when the brake is person to lean forward, and smooth progress completely different, similar case has a lot of. These phenomena so that people in the dynamics in the reference frame is divided into two categories: inertial and non-inertial reference system. In general, the earth can be thought of as the inertial system, uniform linear motion of the car is inertial system, moving or brakes is non inertial system. From the earth expedition, when the brake is in line with the law of inertia people forward; from the car inspection, people in the horizontal direction without force and forward, this does not accord with Newton's laws. Why Newton's law is not applicable to non inertial system? In non-inertial motion law is how? This paper tries to make a simple discussion of these issues. Key words:Reference system; Inertial system; Non inertia system; General relativity 1 引言 对一切运动的描述，都是相对于某个参考系的。参考系选取的不同，对运动的描述，或者说运动方程的形式，也随之不同。人类从经验中发现，总可以找到这样的参考系：其时间是均匀流逝的，空间是均匀和各向同性的；在这样的参考系内，描述运动的方程有着最简单的形式。这样的参考系就是惯性系。而相反的，相对于惯性系（静止或匀速运动的参考系）加速运动的参考系称为非惯性系参考系。地球有自转和公转，我们在地球上所观察到的各种力学现象，实际上是非惯性系中的力学问题，因此，研究惯性系与非惯性系中的各种物理现象、总结其规律对于我们认识世界、改造世界有其重大意义。 2 参考系的基本概念透析
浅谈对结构动力学的认识
浅谈对结构动力学的认识 摘要：简单地讲述了对结构动力学的整体认识，介绍了结构动力学的发展历程，结构动力问题的几大特点，结构动力问题的分类，结构系统的动力自由度及其离散方法（包括集中质量法、广义坐标法和有限单元法），建立运动方程的方法（包括利用达朗贝尔(d'Alermbert)原理的直接平衡法，虚位移原理建立振动方程，哈密顿(Hamilton)原理建立振动方程）。 关键词：结构动力学；质量；阻尼；运动方程 On understanding of structure dynamics Abstract: This paper simply tells the overall understanding of structure dynamics, and introduces the development course of structure dynamics, a few big characteristics of structure dynamic problem , the classification of structure dynamic problem, the structure of the system and its dynamic freedom discrete method (including focus on quality method, generalized coordinates method and finite element method), the method for establishing the equations of motion (including the use of d'Alermbert principle direct balance method, vibration equation with imaginary displacement principle, establish vibration equation with Hamilton principle). Key words: structure dynamics; quality; damping; equations of motion 1结构动力学发展简介 结构动力学是研究结构体系的动力特性，及其在动力荷载作用下动力响应分析原理和方法的一门技术学科。该学科的根本目的在于为改善工程结构系统在动力环境中的安全和可靠性提供坚实的理论基础。根据结构的功能不同和所处环境的不同，工程结构的振动存在三种情况:线性振动、非线性振动和随机振动。相应地可以将结构动力学划分为线性振动理论、非线性振动理论和随机振动理论。 拉格朗日(Lagrange)在l8世纪出版了名著《分析力学》，此书奠定了线性系统动力分析的基础。由于18世纪科学技术的不断创新，各种动力机械开始应用于不同的工程结构，促进了结构动力学理论和方法的不断进步。自从蒸汽机应用于船舶推进系统以后，使得船舶向大型和高速化发展，引起船舶振动问题日益突出。20世纪60年代以来，随着以有限元为核心的计算理论和技术的发展以及电子计算机的问世，产生了计算结构动力学，这使得对于大型复杂结构的动力分析成为可能。如今，人们可以成功地进行具有成千上万个自由度的大型复杂结构体系的动力分析。 在结构动力响应计算中，人们已经注意到结构系统自身的非线性特性和非线
非惯性力问题
运用非惯性系的观点求解复杂的动力学竞赛题例析 湖北省监利县朱河中学黄尚鹏 摘要：牛顿运动定律只在惯性系中成立。但有时需要考察质点相对非惯性系的运动，如何处理这种问题呢？当然可以先在惯性系中用牛顿运动定律考察质点的运动，然后用相对运动的公式把它变换到非惯性系中，求得质点在非惯性系中的运动。但这样做有时很麻烦，其实只要引进适当的虚拟力即惯性力，就可以在非惯性系中用牛顿运动定律求解质点的运动。 关键词：惯性系非惯性系惯性力速度合成公式加速度合成公式 一、非惯性系与惯性力 牛顿运动定律成立的参照系叫做惯性系。实验表明：地球上的物体相对于地球的运动并不完全遵守牛顿运动定律，所以地球不是惯性系，不过这种偏差一般是比较微小的。因此，我们常常把地球看做近似程度相当好的惯性系。一般情况下，相对地面静止或做匀速运动的参照系都可作为惯性系。 牛顿运动定律不成立的参照系叫做非惯性系，非惯性系相对惯性系必然做加速运动或旋转运动。为了使牛顿运动定律在非惯性系中也能使用，可以人为地引进一个虚拟的惯性力 。如果非惯性系相对惯性系有平动加速度，那么只要认为非惯性系中的所有物体都受 到一个大小为、方向与的方向相反的惯性力，牛顿运动定律即可照用，证明如下： 设非惯性系相对惯性系有平动加速度（牵连加速度），质点相对于系的加速度为（绝对加速度），质点相对于系的加速度为（相对加速度），根据加速度合成公式，有（1） 在惯性系中牛顿运动定律成立，即（2） 是作用在质点上的合外力，是质点的质量。 在非惯性系中，为使牛顿运动定律成立，引入虚拟的惯性力，使（3） 联立（1）（2）（3）知惯性力，证毕。 二、竞赛题例析 例题1．如图1所示，质量为的汽车在水平地面上向左做匀加速直线运动，其重心 离开前轮和后轮的水平距离分别为和（），重心离地面的高度为，假设车轮和地面之间不打滑，求：汽车以多大的加速度前进时其前、后轮对地面的压力相等？
非惯性系下力学问题
渤海大学 本科毕业论文 题目非惯性系下力学问题的研究完成人姓名张亚楠 主修专业物理学教育 所在院（系）数理学院物理系入学年度2008年 完成日期2011年6月1日指导教师丁文波
非惯性系下力学问题的探讨 张亚楠渤海大学物理系 摘要：非惯性参照系就是能够对同一个被观测的单元施加作用力的观测参照框架和附加非线性的坐标系的统称。在经典机械力学中，任何一个使得“伽利略相对性原理”失效的参照系都是所谓的“非惯性参照系”。了解非惯性系下的力学问题很重要。对于非惯性系的研究已经从传统的理论已经从传统的理论教学扩展到实际生活应用领域，从宏观研究深入到微观领域。随着生活领域的不断扩大，对非惯性系下的元器件动力学行为，特别是非线性动力学行为的研究还有很大的空间。在直升机转子等航空发动机转子的动力学研究中，应用的也主要是非惯性系动力学的理论知识。近年来通过研究发现，在非惯性系中两体问题、摩擦力、压强以及浮力问题等都得以解决。本文阐述了惯性系和非惯性系的区别，由惯性力着手，把牛顿第二地定律引入到非惯性系中，分析了牛顿第二定律的适用条件，并对非惯性系下的力学问题进行研究。第一部分对非惯性系和惯性系进行概述。第二部分对非惯性系下摩擦力的研究进行了讲述，摩擦力从动于包括惯性力在内的其它力作用。第三部分通过分析在非惯性系中液体内部浮力和压强的变化，阐述了在不同参考系下液体浮力和压强的变化规律。 关键词：非惯性系；摩擦力；压强；浮力
Mechanics Problems in the non-inertial frame Zhang Ya-nan Department of Physics，Bohai University Abstract:Collectively referred to as the coordinate system of the observation frame of reference and additional non-linear non-inertial frame of reference is the ability to exert force on the same observation unit. In classical mechanics, no one makes the "failure of the principle of Galilean relativity" frame of reference is the so-called "non-inertial frame of reference. Mechanical problem is very important to understand the non-inertial frame. For non-inertial frames from the traditional theory has been expanded from the traditional teaching of the theory to real-life applications, from a macro research into micro areas. With the continuous expansion of areas of life, the dynamic behavior of non-inertial frame components, especially the study of nonlinear dynamic behavior there is a lot of space. The study of helicopter rotor aero-engine rotor dynamics, the application of theoretical knowledge of non-inertial frame dynamics. In recent years, the study found that two-body problem in the non-inertial, friction, pressure and buoyancy problems are all resolved. This paper describes the difference between inertial frames and non-inertial frames, to proceed by the inertia force, the introduction of Newton's second law of land to the non-inertial reference frame, Newton's Second Law applies to conditions, mechanical problems and non-inertial frame study. The first part an overview of the non-inertial frames and inertial frames. The
浅谈科里奥利力在自然界和人类生活中的影响
浅谈科里奥利力在自然界和人类生活中的影响 摘要：分析了科里奥利力的产生原理，并给出其计算公式。举例说明了科里奥利力在自然界及人类生活中的影响。并与地质学专业相联系，说明科里奥利力在地质 作用中可能的影响。旨在引导人们了解科里奥利力，从而更好地将其应用到实 际的生活生产中去，并继续研究探索，发现更多的奥秘。 关键词：科里奥利力、惯性力、偏转 0 引言 地球是一个转动的参照系,在地球表面或内部以某一速度运动的物体,如果其运动 方向与地轴转动方向不平行,则会受到科里奥利力(简称“科氏力”)的作用。科里奥利力在自然界以及人们的生活中都有着重要的影响以及应用。了解其原理有助于我们更好地利用它或减小它带来的不利影响。 1 原理分析 科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性，在旋 转体系中进行直线运动的质点，由于惯性，有沿着原 有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋 转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的 位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果 以旋转体系的视角去观察，就会发生一定程度的偏离。 运动物体在转动体系中受到的科里奥利力为：（示意图 如右） 其中为物体的质量，为小球相对于转动系的速度，为转盘旋转的角速度。 由于地球的旋转，在北半球物体运动会受到向右的科里奥利力，而在南半球则向左。 2 应用 不论是在自然界、生活中、或在军事等领域，科里奥利力在很多方面都扮演者重要的角色。 在自然界中：气流涡旋的形成便是空气在向气压中心运动时受到科里奥利力的作用偏离了直线运动轨迹，从而旋转着向低压中心运动，形成了涡旋。而在南北半球，由于受到科里奥利力作用方向不同，北半球是逆时针的，南半球则相反。在北半球河流由于受到科里奥利力的作用也会对右岸产生更强的侵蚀作用。 在生活中：由于科里奥利力的影响，北半球的双轨铁路由于右侧受到更大的压力，导致右轨的磨损程度明显大于左轨。同样，傅科摆也可以用科里奥利力来解释：傅科摆是科里奥利力在摆动中的表现。在北半球安置的傅科摆, 在每次摆动时均偏右, 致使摆动平面沿顺时针方向转动。在南半球则与之相反。 在军事中：由于竖直方向上的运动也会受到科里奥利力的作用，自由落体的物体落地点会偏东，而竖直上抛的物体则会偏西。因此在炮弹的投掷或发射中应当考虑到这一因素的影响。 次外，在地质构造运动中，科里奥利力也是有着一定影响的。例如：据前人研究，在断层错动中会产生科里奥利应力。而对于断层错动产生的科里奥利法向应力是否会影响到主震地震矩的释放，目前并没有定论。因此这也需要我们这些后继者继续努力，去做进一步的研究，发现更多的科学奥秘。
谈谈科里奥利力的影响
谈谈科里奥利力的影响 摘要相对于地球运动的物体会受到科里奥利力的作用, 本文对地球上物体受科里奥利力影响的各种现象加以描述。包括水平运动物体的偏转，落体偏东，傅科摆和对分子光谱的影响。 关键词科里奥利力，水平运动物体的偏转，落体偏东，傅科摆，分子光谱 一引言 在地球上, 相对于地球运动的物体(运动方向平行于地轴时除外) 会受到一种惯性力的作用, 这种惯性力是以首先研究它的法国数学家科里奥利的名字命名的, 叫做科里奥利力，由于科里奥利力垂直于物体的运动方向, 所以不能影响物体运动速度的大小, 但它可以改变物体的运动方向。 科里奥利力的计算公式如下: F=2mv×ω F=-2mω×v.(from Wiki) 式中F为科里奥利力；m为质点的质量；v为质点的运动速度；ω为旋转体系的角速度；×表示两个向量的外积符号。 二科里奥利力的影响 （一）水平运动物体的偏转 地球上一切运动的物体, 如气流、海洋、河流、交通工具及飞行物等, 除了运动方向平行于地轴外,都要受到科里奥利力的作用.如将科里奥利力分解成竖直方向和水平方向的两 个力,则垂直分力使运动物体的重力略有改变(增加或减少) , 水平分力可能使物体运动方 向发生变化(北半球偏右, 南半球偏左, 赤道上不偏) .地球上高、中、低纬度的三圈大气环流、洋流系统的形成, 气旋与反气旋的旋转, 大河两岸的不对称, 都同地转偏向力的作用有关. 它们既是地球自转的后果, 也是地球自转的证据. （二）落体偏东 落体偏东(或抛体偏西) 是科里奥利力对沿垂直方向运动物体作用的结果。落体偏东的数值以赤道最大, 向两极减小至0. 总的说来, 数值都很小. 例如, 在纬度400 的地方, 在 离地面200 m 高处自由下落的物体, 偏东的数值约为4175 cm , 加上其它因素(如风) 的干扰, 难于察觉。在很深的矿井中所做的落体实验, 除赤道上证明是偏东外, 在北南半球由于地球自转惯性离心力的影响, 分别是偏东略南和偏东略北. （三）傅科摆 傅科摆是科里奥利力在摆动中的表现. 在北半球安置的傅科摆, 在每次摆动时均偏右, 致使摆动平面沿顺时针方向转动. 在南半球安置的傅科摆, 在每次摆动时均偏左, 致使摆 动平面沿逆时针方向转动. （四）对分子光谱的影响 科里奥利力会对分子的振动转动光谱产生影响。分子的振动可以看作质点的直线运动，分子整体的转动会对振动产生影响，从而使得原本相互独立的振动和转动之间产生耦合，另外由于科里奥利力的存在，原本相互独立的振动模之间也会发生能量的沟通，这种能量的沟通会对分子的红外光谱和拉曼光谱行为产生影响。 三小结 目前对科里奥利力的研究已基本有了定论, 其产生的原因、大小、方向及其性质都已基本没有争议,科里奥利效应是自然界非常重要的一种效应,在人类生产生活中有着重要应用。 参考文献 [1]吴新华,李宏伟.浅谈科里奥利力的影响及应用.河北北方学院学报(自然科学版) [J] .2008 .2:36～38.