《普通物理》课程教学资源（PPT课件）02-5 力的相对性原理 非惯性系惯性力

非惯性系惯性力02-5力的相对性原理力学相对性原理一uP='十üx为常量 .a=axxF=maF'=maut7结论（1）凡相对于惯性系作勾速直线运动的一切参考系都是惯性系（2）对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相同的形式，与惯性系的运动无关伽利略相对性原理

一 力学相对性原理 u    v = v＇+ (2)对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相 同的形式，与惯性系的运动无关 . (1)凡相对于惯性系作匀速直线运动的一切参考 系都是惯性系 . 伽利略相对性原理 x ut x x＇ y y＇ z z＇ O O u  x＇ P 结论 u a  = a  ＇  为常量 F = ma    F ma   =

非惯性系和惯性力光滑桌面1非惯性系am-ao地面参参考系：小球保P持匀速直线运动福F=P+Fμ=0车厢参考系：小球加速度为一。F=P+F=0≠m(-ao)定义：对某一特定物体，惯性定律成立的参考系叫做惯性参考系.相对惯性系做加速运动的参考系为非惯性参考系问此现象无法用牛顿定律说明应如何解决？

m 二 非惯性系和惯性力 光滑桌面 地面参考系：小球保 持匀速直线运动. F = P + FN = 0    0 ( ) N 0 F P F m a     = + =  − ➢ 定义：对某一特定物体,惯性定律成立的参考系叫 做惯性参考系.相对惯性系做加速运动的参考系为非惯性 参考系 . 车厢参考系：小球加速度为 . a0  − P  FN  v  1 非惯性系 0 a  0 a  − 问: 此现象无法用牛顿定律说明, 应如何解决 ?

2惯性力惯性在非惯N性系中的表现am-mao平动非惯性系中惯性力PF =-macF-mao非惯性系中牛顿第二定律=ma(1)注意惯性力是引入的虚拟的力(2)惯性力不是物体间的相互作用，不存在惯性力的反作用力，找不出它的施力物体：(3)在研究地面上物体的运动时，地球可近似地看成是惯性参考系

2 惯性力—惯性在非惯 性系中的表现 ➢ 非惯性系中牛顿第二定律 F ma ma    − 0 = （2）惯性力不是物体间的相互作用，不存在惯性力 的反作用力, 找不出它的施力物体． （3）在研究地面上物体的运动时，地球可近似地看 成是惯性参考系 . 注意 （1） 惯性力是引入的虚拟的力. Fi ma0   = − ➢ 平动非惯性系中惯性力 m 0 a  0 ma  − P  N 

例1动力摆可用来测定车辆的加速度。根质量不计的细棒一端固定在车相的顶部，另一端系一小球，当列车以加速度行驶时，细杆偏离竖直线成角α试求加速度与摆角间的关系。解：以车厢为参考系（非惯性系）小球处于平衡状态mg + F +F = 0分量式『 Ff cosα-mg=0LF sinα-ma= 0解得导a=gtanα~gα

解: 以车厢为参考系（非惯性系）小球处于平衡状态. 分量式 解得 例1 动力摆可用来测定车辆的加速度.一根质量不 计的细棒一端固定在车厢的顶部,另一端系一小球,当列 车以加速度 a 行驶时,细杆偏离竖直线成 角. 试求加速 度 a 与摆角间 的关系 .  

惯性离心力如何解决光滑桌面FBWBWH司の0地面参考系：桌面参考系：F = mlo?éa=0. F±0设在匀角速转动的非惯性系中的虚拟力：F =-mo'le惯性离心力F+F=-mの°é,+F=0（小球相对桌面静止）

光滑桌面 ➢ 惯性离心力 m Fi  l m F    F  地面参考系： n 2 F ml e   =  桌面参考系： a = 0, F  0   设在匀角速转动的非惯性系中的虚拟力： 惯性离心力 n 2 i F m le   = −  0 n i 2 F + Fi = −m le + F =      （小球相对桌面静止） 如何解决？ l

例2由于地球的自转故物体在地球表面所受的重力与物体所处的纬度有关试找出他们之间的关系解：在地面纬度处，物体的重力P（视重）等于地球引力与自转效应的F惯性离心力之量合，即mg0PP=mg+ FRF = mo'r = mo?RcosOP= mg-F cos00COS= mg(1 - 0? Rcos2 0/ g) = mg(1289物体的重力P在两极最大，在赤道最小

例2 由于地球的自转, 故物体在地球表面所受的重 力与物体所处的纬度有关, 试找出他们之间的关系. P mg Fi    = +   cos 2 2 Fi = m r = m R P  mg − Fi cos ) 289 cos (1 2  = mg − 物体的重力 P 在两极最大, 在赤道最小. R r   Fi  mg  O O (1 cos ) 2 2 = m g − R  g P  解:在地面纬度 处 ,物体的重力P （视重）等于地球引力与自转效应的 惯性离心力之矢量合，即 