2-1.4.5相對性原理非慣性系

時間與空間在兩個相對作直線運(yùn)動的參考系中，時間的測量是絕對的，空間的測量也是絕對的，與參考系無關(guān)．

時間和長度的的絕對性是經(jīng)典力學(xué)或牛頓力學(xué)的基礎(chǔ)．

為常量2.1.4伽利略相對性原理

(2)

對于不同慣性系，牛頓力學(xué)的規(guī)律都具有相同的形式，與慣性系的運(yùn)動無關(guān)

(1)

凡相對于慣性系作勻速直線運(yùn)動的一切參考系都是慣性系．伽利略相對性原理．注意END在一個慣性系的內(nèi)部，所有的力學(xué)實(shí)驗(yàn)都不能確定這個慣性系本身是處于靜止?fàn)顟B(tài)還是在作勻速運(yùn)動；一切慣性系對力學(xué)定律來說是完全等價的，不存在任何一個比其他慣性系更為優(yōu)越的慣性系；還可以理解為，在慣性系中，牛頓定律都成立，具有相同的形式．那么可以推廣為，一切慣性系中力學(xué)定律都取相同的形式結(jié)論

力學(xué)規(guī)律在一切慣性系中具有相同的形式，因而是等價的伽利略的相對性原理2.1.5非慣性系與慣性力描述物體的運(yùn)動，首先要選擇參考系。如果問題只涉及運(yùn)動的描述，那么可以依據(jù)研究問題的方便任意選取參考系。但是，如果問題涉及到運(yùn)動和力的關(guān)系，我們能否任意選擇參考系呢？例子(1)：站臺上的小車站臺上停有一輛小車，相對于地面參考系來說，作用在小車上的合外力為零，小車加速度為零，這符合牛頓定律。如果以另一個加速起動的列車車廂為參考系來觀察這輛小車，小車是向列車車尾方向作加速運(yùn)動，此時小車受力情況沒有改變，所受合力仍然為零，卻有了加速度，這違背了牛頓定律。一.非慣性系牛頓運(yùn)動定律是否適用于所有的參考系？先設(shè)想有一輛靜止的車廂，在車廂里的桌面上放一個小球。相對于車廂參考系(或相對于地面參考系)來說，小球保持靜止，小球所受的合外力為零，符合牛頓運(yùn)動定律。現(xiàn)在設(shè)想車廂開始向右做加速運(yùn)動，在車廂里觀測，小球?qū)⑾蜃笞黾铀龠\(yùn)動，而小球并沒有受到其他物體的作用力，所受的合力仍為零。因此小球的運(yùn)動狀態(tài)與受力情況不相符，不符合牛頓第二定律。但于如果以站在地面上的人來觀測，車廂里桌面上的小球的是沒有的運(yùn)動，這與小球?qū)嶋H上沒有受力是一致的，說明以地面作為參考系，牛頓運(yùn)動定律是成立的。例2結(jié)論：用牛頓運(yùn)動定律解動力學(xué)問題，參考系不能任意選擇。牛頓定律只有在慣性系參考系中才成立。1.慣性參考系：用牛頓第一定律定義的參考系，簡稱慣性系(inertialsystem)。在此參考系中，一個不受力作用的物體將保持靜止或作勻速直線運(yùn)動。相對慣性系作加速運(yùn)動的參照系是非慣性系實(shí)際中所用到的近似慣性系(1)地面參考系：坐標(biāo)軸固定在地面上的參考系。由于我們生活在地面上，地面是一個最常用的慣性系。但只能說地面是一個近似的慣性系，而不是一個嚴(yán)格的慣性系，因?yàn)榈厍蛴凶赞D(zhuǎn)角速度：由于地球的自轉(zhuǎn)，地球上的物體有法向加速度，但地面上各點(diǎn)相對于地軸的法向加速度最大不超過3.40×10-2m/s2（在赤道上）。(3)太陽參考系：原點(diǎn)固定在太陽中心而坐標(biāo)軸指向固定方向（以恒星為基準(zhǔn)，如圖所示）。太陽參考系相對地心參考系更嚴(yán)格些，但太陽還繞銀河中心旋轉(zhuǎn)：太陽相對于銀河系的法向加速度非常?。s1.8×10-10m/s2）(2)地心參考系：原點(diǎn)固定在地球中心而坐標(biāo)軸指向空間固定方向。地心參考系相對地面參考系嚴(yán)格些，地球繞太陽公轉(zhuǎn)的角速度：地球相對于太陽系的法向加速度很?。s6.0×10-3m/s2）兩個平動參考系之間，加速度變換:設(shè)：S系為慣性系，

S’系為非慣性系（相對于S以加速度a0平動）質(zhì)點(diǎn)m

在S系中滿足牛二定律：二.慣性力在S’系中，質(zhì)點(diǎn)的加速度為a’1.加速平動的非慣性系在非慣性系S’系中：在非慣性系引入慣性力虛擬力表明：在非慣性系中，除了物體相互作用所引起的力以外，還有一種由于非慣性系而引起的慣性力，這樣就能在形式上運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律了?；蛟赟’參考系中，合外力，牛頓第二定律不成立。非慣性系中運(yùn)用牛頓定律物體相對于非慣性系（加速運(yùn)動的車廂）加速度物體在非慣性系中受到的作用力物體在非慣性系中受到的慣性力非慣性系中分析運(yùn)動與受力●慣性力是一種虛擬力，它無施力者，故沒有反作用力●平動非慣性系中的慣性力

僅與物體質(zhì)量和非慣性系的加速度有關(guān)，而與物體的位置和速度無關(guān)．慣性力

表征了非慣性系本身加速度的屬性一個質(zhì)量為m的物塊A，在傾角為α的斜面楔上，斜面楔以加速度a相對地面向右運(yùn)動．設(shè)斜面與物塊A均光滑．求：（1）物塊A相對于斜面的加速度；（2）斜面對物塊A的壓力．例1mAaFiFNWxOmAyax解：以斜面為參考系，建立如圖坐標(biāo)系（非慣性）物體的受力：物塊A不離開斜面（關(guān)聯(lián)方程）FiFNWxOmAyax建立運(yùn)動方程聯(lián)立解得物塊A沿斜面x方向的加速度為ax′討論題：一單擺掛在木板的小釘上（單擺的質(zhì)量<<木板的質(zhì)量）。木板可沿兩豎直無摩擦的軌道下滑，開始木板被托住，使單擺擺動，當(dāng)擺球未達(dá)到最高點(diǎn)時，移開支撐物，木板自由下落，則在自由下落的過程中，擺球相對于木板：作勻速率圓周運(yùn)動靜止仍作單擺運(yùn)動作上述情況以外的運(yùn)動gmgTθv下落之前下落中（木板參考系）mgT’θvmgg慣性離心力*慣性離心力*mOr,k引入彈簧平衡慣性力地面參照系圓盤參照系彈簧提供給小球向心力慣性離心力沿半徑向外注意：向心力與慣性離心力不是一對作用力與反作用力。例：質(zhì)點(diǎn)穿在光滑棒上，棒繞豎直軸以勻角速ω轉(zhuǎn)動，棒始終與豎直方向成角，求質(zhì)點(diǎn)的平衡位置。(即求

l的值)ωl解：在轉(zhuǎn)動的木棒上，質(zhì)點(diǎn)靜止，故mgNrxy

質(zhì)量為m長為l的勻質(zhì)細(xì)桿OA，在光滑的水平面上繞固定端O旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角速度為0，試求細(xì)桿中的張力FT的分布例2xFTxAFT+dFTx+dx以O(shè)端為原點(diǎn)

沿OA方向?yàn)閤軸正向桿中張力FT隨x變化分析如圖解元段dx受到的慣性離心力由其兩端的張力差來平衡為自由端得桿中張力FT隨x變化關(guān)系知識點(diǎn)框架及主要公式牛頓運(yùn)動定律

基本力

常見力滑動摩擦力fk=

μkN弱相互作用力電磁