浅谈惯性力.docx
惯性力最新认识 2013
惯性力最新认识2013在《既是惯性系又是非惯性系的参考系》中我们说到，描述地球运动的时候，太阳是一个很好的惯性系。
在太阳看来，地球受力变速运动，地球就是一个非惯性系。
在地球看来，不受力（相对于太阳说的）由于惯性与太阳保持静止的物体，受到一个惯性力。
而描述月球的时候，地球却成为一个很好的惯性系。
就是说地球既可以看做是一个惯性系，也可以看做是非惯性系。
地球如此，与地球静止的物体如此。
太阳呢？也是如此。
描述行星运动的时候，太阳是一个很好的惯性系。
但在银河系看来，太阳是变速运动，在银河系看来不受外力与银河系静止或匀速直线运动的物体，在太阳看来受到一个惯性力。
此时太阳是一个非惯性系。
就是说一个物体既可以是惯性系同时也可以是非惯性系不是个别物体特有的现象。
由以上我们知道，物体或说参考系的变速运动与参考系能不能成为惯性系无关。
在《惯性系的任意选择》中我们说惯性系是任意选择的惯性系与非惯性系都是在‘所有的物体都是受力的，或说变速运动'中的选择，都是平等的。
我们可以选择任一物体作为惯性系，然后相对于惯性系变速运动的物体就是相对于惯性系来说是非惯性系的参考系。
惯性系是选择的，是任意选择的，非惯性系是相对于惯性系说的。
非惯性系本身也是惯性系。
一个参考系既是惯性系也是非惯性系，我们说它是惯性系是相对于与参考系具有相同加速度的物体说的，我们说它是非惯性系是相对于与参考系不具有相同加速度的物体说的。
从力的角度说就是，一个物体是惯性系还是非惯性系取决于我们对物体受不受力的判断，或说取决于判断物体受不受力的标准。
以上认识取决于我们对运动的认识，取决于我们在理论上定义了绝对静止【见《绝对运动的认识》】，当所有的物体都静止的时候，物体的静止就是绝对静止。
这样我们就从理论上定义了绝对静止。
所有物体都符合惯性定律，不受力的物体不存在，所有物体都处在受力的运动状态符合牛顿运动定律二。
惯性系与非惯性系是在所有的物体都是受力变速运动中的选择。
惯性力
夏季强热带风暴的漩涡
表现（观）重力 representation weight 地球上测得的物体的重力是表现 重力。表现重力是万有引力 P与惯性离 心力 f 的合力。显然这一合力 P 与纬 度值有关。 重力加速度
2 2 g 2 a引 a离 2a引a离 sinq
g a
引
q
a
a引 a离 g a引 a离 sinq
g北极=9.832 m/s2
离
已考虑惯性离心力在内
潮汐 tide 涨潮，落潮是海水受太阳和月亮引力及地球这个非惯性 系中的惯性力共同作用的结果。 以太阳的作用为例，解释这一现象。 地球绕太阳公转,考虑地心这个平动加速参考系。 地心O处，质点受太阳引力 F 与惯性力 f ，
★ 你把不论什么东西 扔给你的同伴时, 如果 你的同伴在船头而你在 船尾, 你所用的力并不 比你们两个站在相反位 置时所用的力更大．
伽利略实验
★ 水滴将象先前一样, 滴进下面的罐子, 一滴 也不会滴向船尾, 虽然 水滴在空中时, 船已行 驶了相当距离.
非惯性系 惯性力
• 一、非惯性系 noninertial system • 惯性定律不成立的参考系（相对于惯性系作加速运动）。 • 二、惯性力 inertial force • 在非惯性系中，牛顿运动定律不适用，但是也可以假想， 在非惯性系中，除了物体相互作用所引起的力以外，还有一种 由于非惯性系而引起的力——惯性力，这样就能在形式上运用 牛顿运动定律了。 惯性力没有真正施力者，所以也就没有反作 用力。 三、平动参考系 flat movement
[整理版]惯性力及其应用
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惯性力及其运用喻子宸摘要：我们都知道牛顿运动定律只适用于惯性参考系，但在如动力学的物理问题中，往往选择的是非惯性参考系。
因此为了使牛顿运动定律在形式上“仍然”可以在非惯性参考系中成立，我们引入了惯性力的概念。
惯性力与以往所学的力有很大的差别，有的物理问题运用惯性力解决是非常的简单。
另外惯性力之科里奥利力对我们生活环境的影响极为明显，本文会举例说明。
惯性力的运用不仅只局限于理论，在某些科学领域上，也有其自己显著的地位，如航天技术和一些化工方面。
关键词：惯性力非惯性参考系牛顿定律转动参考系航天技术一、惯性力及其性质牛顿定律不成立的参考系称为非惯性参考系。
地球是一个惯性参考系，因此相对于地面有加速度的参考系都称为非惯性参考系。
为了在非惯性参考系中使牛顿运动定律在形式上“仍然”成立，必须引进惯性力的概念。
那就先认识几种惯性力，看看它们与平时的力有何不同。
1.直线加速运动参考系下的惯性力相对于某一惯性参考系作加速直线运动的参考系为非惯性参考系。
设其加速度为a，则非惯性系统中任何物体都受到一个惯性力的作用，表示为即在直线加速运动参考系中，物体所受惯性力F与非惯性参考系的加速度a的方向相反，且等于物体质量m与非惯性系加速度a的乘积。
从上面惯性力的定义可知，惯性力有一个重要的特征是，它永远与物体质量成正比。
这一点与重力是一样的。
因此，重力会不会就是惯性力的一种呢？而万有引力或许就是我们没有选取正确参考系而引起的。
以一个完全封闭的电梯为例。
如果此电梯静止于地球表面，电梯内一个观察者看到一物体以加速度g自上而下运动，他认为此物体在地球重力作用下自由下落。
电梯内另一观察者认为根本没有地球，是电梯以加速度-g在运动。
因此电梯内的观察者无法断定究竟是电梯在作加速运动还是地球重力场在起作用。
如果电梯在重力场中自由下落，电梯内自由漂浮的物体，好像处于无重力场的太空一样。
爱因斯坦指出，电梯下落的落体加速度恰好抵消了该处的重力场，电梯内的观察者也无法断定电梯是处于静止还是在重力场中自由下落。
“惯性”实验教学论文
浅谈“惯性”实验教学由于“惯性”是物质（含“物体”）的三大“属性”之一（注：“属性”是“物体本身固有的性质”、不随外界条件的改变而变化的性质。
此外的两大属性是“运动”和“质量”；像“熔点”、“电阻”、“密度”和“比热容”等，都是物质的“特性”——随外界条件的改变而变化的物理量，因而不是“属性”），所以新课标对“惯性”的教学，不仅规定了最高层次“理解”的“内容标准”：如“通过观察或实验理解物体的惯性”（某版新教参在p42“教学目标”里写的是：“知道物体的惯性”，这显然是降低了新课标对惯性教学“目标要求”的）。
同时还举出了“样例”：如“坐在汽车里，体验当汽车静止、以某一速度正常行驶、速度增加（建议改为‘变快’）、速度减小（建议改为‘变慢’）、转弯等时刻的感觉”等。
为了落实新课标提出的、“科学探究是物理课程的重要内容，它应贯穿于物理教学的各个环节”的实施建议，研究惯性的实验教学是很有意义的。
现借贵刊一角简述如下浅见，期望得到同行指教。
1.做好教师演示，给出惯性概念⑴做旧教材《引言》课里的图0－2实验如图1所示：硬纸板盖严多半杯水，纸板上面放一个生鸡蛋，用手指把纸板弹开鸡蛋落水，生动而惊险；⑵用玩具“不倒翁”代替“方木块”，做旧教材图9－3所示的实验，形象而逼真；⑶举体育课和生活中的实例；……通过上述观察，学生就会知道“惯性”是：“物体具有保持运动状态不变的属性”。
2.编排学生实验，加深理解惯性⑴把作业本平放在桌面上代替小车，把金属圆柱体或废干电池横放在作业本上代替乘车的旅客，显示新课标给出的上述“样例”。
⑵在桌子边缘平放一条长纸，纸条上立放一个笔帽（我们实验室备有自动步枪的空弹壳，每年都安排此学生实验），比比看：谁能把纸条抽出来、笔帽却不倒（注：该实验的实质要涉及“动量定理”。
该实验成功率极高的做法是：一只手扯平压在笔帽下面的长纸条，另一只手食指迅速向下打击纸条的中间部位）。
⑶用锥子在橡皮中心垂直扎孔，插进一根火柴杆，让立放的火柴头跟桌面接触，用手指捻动火柴杆，使橡皮能在桌面上飞快地转动起来。
对惯性和惯性力的再认识
惯性和惯性力实质重新认识1.引言根据牛顿力学定律，物体在不受力时，会一直保持静止或匀速直线运动状态。
物体能够保持原来的运动状态，被认为具有惯性。
在试图改变物体的运动状态时，必须克服一个试图阻碍运动状态发生改变的力，这个试图阻碍物体改变运动状态的力被叫做惯性力。
牛顿认为，惯性是物质的固有属性。
后来马赫指出[1]，所谓惯性不是物质的固有性质，惯性和惯性力是宇宙中所有其他物质对物体的引力作用所致。
这一认识被称为马赫原理，马赫的思想已被广为接受。
但是，在详细分析引力如何使变速运动的物体受到惯性力时，会遇到困难。
进一步研究认为，惯性可能是物体系统（物质系统）保持其内物体（物质粒子）运动状态的能力。
广义相对论有一个推论[2]：当一物体旁边的质量被加速时，该物体也将受到一个加速力，此力与加速度有同样的方向。
用这样一种加速机制描述惯性力，如果太阳系所在处较大范围内存在大量均匀分布的不可见物质，则定性结果与事实相符。
在非惯性系中，有时会虚拟一个力以保证牛顿力学定律的适用性，这个非惯性系中的虚拟力被叫做虚拟惯性力，有时也被叫做惯性力。
本文与这种虚拟的惯性力无关。
2.惯性力的来源以实验室内的水平旋转圆盘为例，在圆盘静止时，坐在圆盘边沿的一个人受到重力和圆盘的支撑力，此外不受其他力的作用。
在圆盘转动时此人随圆盘一齐转动，这时他有一个指向盘心的加速度，并感受到一个径向的向外的力，也就是惯性力。
为了使问题显得清楚，以下尽量考虑惯性力所有可能的来源。
（1）来自地心的引力与惯性力垂直，无需讨论。
由于这个人正在随地球绕太阳进行轨道运动，他绕盘心转动的切向速度叠加在绕日轨道速度上，会使太阳的引力效应发生变化，但即使这种变化足够大，力的方向也只能在日地连线方向。
因为惯性力是各向同性的，因此这种引力效应的变化不会是此人受到惯性力的原因。
如果银河系没有自引收缩和膨胀，同样的分析也适用于来自银心的引力。
如果我们所在的任何层次的天体系统正在自引收缩或膨胀，对收缩或膨胀也可以归结为力的作用，类似的分析也适用于导致收缩或膨胀的力。
惯性力讨论
关于惯性力的若干问题：1.惯性力是在非惯性系中存在的一种力，它没有施力物体，但是作用效果与真实力没有区别。
它等于质量乘以非惯性系的加速度的负值。
2.没有非惯性力的说法。
3.做受力分析，先分析真实力，再分析惯性力，区分的标志是“施力物体”是否存在。
4.与地球自转（近似认为地球是匀速自转）相关的惯性力有2种，惯性离心力和科里奥利力。
5.对惯性离心力，它是地球上的观察者在考虑到地球的自转后，任何地球上的物体都受到的一种惯性力。
它的矢量表达为：以地面为参考系（注意不是以地心为参考系）。
如图所示，对通过一个绳子悬挂在地面上空的一个物体，分析其受力，它受到拉力，万有引力（注意不是重力）的作用，这二个力是真实的力，因为它们有施力物体，其中拉力沿着绳子的方向向上，是在竖直方向；而万有引力是指向地心，沿着地球的半径方向。
二者并不重合。
显然在地面的人看来，此时物体静止，必须存在一个惯性力加入以达到平衡状态。
这个惯性力就是图中红色箭头表示的惯性离心力。
从我们对重量的感知方式可以知道，绳子受到的拉力被我们理解为与重力是一对平衡力，所以物体的万有引力和惯性离心力的合力是重力。
这就是重力的本质，即重力是在非惯性系下存在的一种混合力。
其含有假想的惯性力成分。
如果在太空中看这个物体，或者在地轴上看这个物体，则看到这个物体的受力如何呢？拉力万有引力如图所示：由于此时所在的参考系是惯性系，因此没有惯性力，我们看到物体受到万有引力和拉力的作用，这时候在我们眼里，物体不再是静止的，是做匀速圆周运动，而拉力和万有引力的合力刚好提供向心力。
所以说：物体的万有引力和拉力的合力充当向心力有很多人一直在说“万有引力是重力和向心力的合力”这是极其错误的，重力和向心力不可能同时存在。
向心力不是一种单独性质的力，不能作为受力分析的对象。
6.对科里奥利力，它是地球上任何运动的物体可能受到的一种惯性力。
它的矢量表达为：。
所以可以看出，它的方向一般在北半球沿着前进方向的右边（公园前地铁门的方向），南半球则沿着前进方向的左边。
物体的惯性力
超过 者 有
例
,
年 龄 又 均发 生 在
以 上 的 肘 外侧 副 韧带 已成 为 主 要 固 定 物 的
从 肘 关 节 发 病 方 面探 讨 损 伤 之 时
成 年者
二 的原 因
,
这 是 构成 损 伤 的 时 机 与 基 因
.
。
、
机 与原 因
反 作用 于
。
)
该力 等
。
下
惯性 力 的 法 向 分 量 是
,
器
,
。 =
m 。
“
丫
。
于 产 生加速 度 的物 体 的 质 量 乘 以 加速 度
F
N H =
至此
在 惯性 系
,
(
静止 ) 中
细 致地 观 察
,
作 用 于 物体 表 面的惯 性力 是真 实 的 力
一
在
m
a
被 人体 加 速 条件 下 的 外 界物 体
,
刺 激 了 内 侧 滑 车能 的 发 展
,
。 。
才 逐渐
,
但 羽毛 球
乒乓 球
。
和
由内 偏 角 改 为外 偏 角
12
“
到 1 8 岁后 停 止 于
击 剑 者亦不 少 见
此病 虽 不 及 骨 折
, ,
脱位
~ 15
此 期 并 无 明 显 副 韧 带形 成
,
那样 对 孚动 员威 胁大 不当
, ,
但 如处 理不 及 时 或 甚 至被迫
沿曲
的 作 用点 称为 加速 度物体 本身 的 惯 性 中 心 ( 刚 体惯 性 中心是 刚体所 有 微 小 物体 的 虚
惯性力（正确与否需要斟酌）
惯性力（正确与否需要斟酌）惯性力和离心力一样，是没有施力物体的，所以从力的要素来看，是不存在这样的力的。
那么为什么要有这样一个概念呢？简单一点讲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。
所谓非惯性系，简单一点将就是做变速运动的参考系。
所以说到底，所谓惯性力和离心力就是在一个加速运动的参考系中观察到的物体惯性的表达形式，是为了计算方便而人为引入的一个概念。
惯性力是假想的力。
是为了在非惯性体系中使牛顿力学成立而设想存在的。
另外，真实存在的力有反作用力，而惯性力没有反作用力。
它只是一种表现形式,就如同做圆周运动的物体体现出的向心力或离心力一样。
惯性力是假想力，在非惯性体系中如果要使牛顿力学成立，就必须加入惯性力，否则无法应用牛顿力学解决非惯性系问题。
其次，惯性力没有施力的物体，不满足力的条件，因此惯性力不是真实力。
物理系的《理论力学》中有专门一章讲非惯性系，可以查看是不存在的! 牛顿运动定律只对惯性系成立,对非惯性系不成立.但在实际问题中常常需要在非惯性系中观察和处理力学问题.为了能在非惯性系中沿用牛顿运动定律的形式,从而引进惯性力这一概念. 惯性力可以分成两种情况: 1,平移加速参考系中的惯性力如果有一相对地面以加速度为a做直线运动的车厢,车厢地板上放有质量为m的小球,设小球所受的和外力为F,相对车厢的加速度为a',以车厢为参考系,显然牛顿运动定律不成立.即F=ma'不成立若以地面为参考系,可得F=ma对地式中,a对地是小球相对地面的加速度.由运动的相对性可知 a对地=a+a' 将此式带入上式,有 F=m(a+a')=ma+ma' 则有 F+(-ma)=ma' 故此时,引入Fo=-ma,称为惯性力,则F+Fo=ma' 此即为在非惯性系中使用的牛顿第二定律的表达形式. 由此,在非惯性系中应用牛顿第二定律时,除了真正的和外力外,还必须引入惯性力Fo=-ma,它的方向与非惯性系相对惯性系(地面)的加速度a的方向相反,大小等于被研究物体的质量乘以a 惯性力不是来自物体之间的相互作用,所以,惯性力无施力物体,也没有反作用力,它只是物体的惯性在非惯性系中的表现. 2.匀角速转动参考系中的惯性力---惯性离心力这个力可以看成是与提供物体做匀速圆周运动的向心力平衡的一个力,很好理解.在此不做详细阐述.。
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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。