非惯性参考系

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参考系简单易懂解释

参考系是一个用来描述物体位置和运动的框架。它是一个相对的概念，因为物体的位置和运动是相对于某个参考点或参考物体来描述的。

在物理学中，常用的参考系有惯性参考系和非惯性参考系。惯性参考系是指没有受到任何外力作用的参考系，也就是没有加速度的参考系。在惯性参考系中，牛顿运动定律成立，物体保持匀速直线运动或静止状态，只有受到外力时才会发生加速度。

非惯性参考系则是指受到外力作用或有加速度的参考系。在非惯性参考系中，牛顿运动定律不再成立，物体可能会出现惯性力或惯性效应。例如，在旋转的车辆上观察物体的运动，由于旋转的运动状态，物体会出现向外的离心力。

除了惯性和非惯性参考系，还有其他类型的参考系，如相对参考系和地球参考系。相对参考系是指相对于物体本身或其他物体来描述位置和运动的参考系。例如，当我们描述两个物体之间的相对运动时，可以选择其中一个物体作为参考点，相对于它来描述另一个物体的位置和运动。

地球参考系是一种特殊的参考系，用来描述地球上物体的位置和运动。在地球参考系中，地球被认为是静止的，而其他物体相对于地球来描述位置和运动。在地球参考系中，我们可以使用经度和纬度

来描述位置，使用速度和加速度来描述运动。

总的来说，参考系是物理学中用来描述物体位置和运动的框架。不同类型的参考系可以用来描述不同的物理现象，而选择合适的参考系可以使问题更加简化和易懂。

惯性参考系与非惯性参考系之间的区别

引言：

在物理学中，参考系是分析和描述物理现象时所依据的基准框架。惯性参考系

和非惯性参考系是物理学中两个重要的概念。本文将从定义、特征、应用等多个角度探讨这两者之间的区别。

一、定义

1.惯性参考系

惯性参考系是指一个相对于其它物体或参考系静止或匀速直线运动的参考系。

在惯性参考系下，物体在没有外力作用时将保持匀速直线运动或静止状态。经典力学的基本定律在惯性参考系中成立。

2.非惯性参考系

非惯性参考系是指一个受到非零合外力或加速度的参考系。在非惯性参考系下，物体的运动状态可能受到参考系的运动加速度影响，从而出现惯性力。惯性力是为了使物体在非惯性参考系中服从牛顿定律而引入的一种虚拟力。

二、特征

1.惯性参考系的特征

（1）牛顿定律成立：在惯性参考系中，牛顿定律可以简洁地描述物体的运动

状态，即质点的运动由力决定，且力等于质点的质量乘以加速度。

（2）惯性力的消失：在惯性参考系中，物体不会出现惯性力，因为物体的运

动状态只受力的作用而决定，没有由于参考系加速度引起的附加力。

（3）惯性量守恒：在惯性参考系中，动量、角动量和能量都是守恒的。

2.非惯性参考系的特征

（1）牛顿定律不成立：在非惯性参考系中，物体的运动状态不完全由力决定，还受到惯性力的作用。牛顿定律需要进行修正或引入附加项来解释物体在非惯性参考系中的运动规律。

（2）惯性力的存在：非惯性参考系中的物体存在惯性力，这是为了使牛顿定

律在非惯性参考系中成立而引入的一种虚拟力。

（3）惯性量不守恒：在非惯性参考系中，由于存在非零合外力或加速度，物

非惯性参照系

非惯性参照系是一种特殊的参照系，它不遵循惯性定律，而是根据特定的条件来定义。它

可以用来描述物体在特定的环境中的运动，也可以用来描述物体在特定的空间中的运动。

非惯性参照系的定义是：它是一种参照系，它的坐标系不遵循惯性定律，而是根据特定的

条件来定义。它可以用来描述物体在特定的环境中的运动，也可以用来描述物体在特定的

空间中的运动。

非惯性参照系的应用非常广泛，它可以用来描述物体在地球表面上的运动，也可以用来描

述物体在太空中的运动。它还可以用来描述物体在某种特殊的环境中的运动，比如在液体

中的运动，在磁场中的运动，在重力场中的运动等。

非惯性参照系的另一个重要应用是在航天飞行中，它可以用来描述飞行器在太空中的运动，以及飞行器在地球表面上的运动。它可以帮助飞行员更好地控制飞行器，以及更好地掌握飞行器的位置和运动状态。

总之，非惯性参照系是一种重要的参照系，它可以用来描述物体在特定的环境中的运动，也可以用来描述物体在太空中的运动，以及飞行器在地球表面上的运动。它的应用非常广泛，可以帮助人们更好地掌握物体的运动状态，从而更好地控制物体的运动。

非惯性参考系

惯性离心力的特点： 1. 惯性离心力垂直于转轴，并指向离开转轴的方向；
2. 惯性离心力与物体质量成正比。（我们以后会看到，所有的惯性力都与质量成正比）
例3.1：地球表面上物体的重力并不严格指向地心，且重力随纬度的
减小而减小。
离心力：
fC m 2 R cos
P mg ) 表观重力： ( 注意到: fC
Dr D v (r0 r) Dt Dt
r0 (t )
O
K系
x
y
D r0 d r ω r v v 0 ω r Dt dt
x
即：
v v v0 v f
2. 相对于K/系作匀速运动的点，科里奥利力
a Dv D ( v v 0 ω r) Dt Dt
科里奥利力在地球上有以下的表现：
3. 天气图上高、低气压环流能长期存在。
如图(a),(b)，是北半球高空的情况，图中虚线表示等压线，在高空摩擦力可以忽略，气压梯度力 F 与科里奥利力 fcor 正好平衡。图(c),(d)，是北半球地面的情况。在地面，由于摩擦力 f 的加入，平衡时是气压梯度力 F、科里奥利力 fcor与摩擦力 f 三个力平衡。图(d) 就是我们熟知的台风的气体环流图。
台风、龙卷风与大气环流
1. 相对于K/系静止的点，惯性离心力

高一物理参考系知识点总结

参考系是描述物体运动状态的观察对象，是物理学中非常重要

的概念之一。在高一物理学习中，掌握参考系的概念及其相关知

识点对于理解和解决物理问题具有重要作用。下面将对高一物理

中关于参考系的知识点进行总结。

一、参考系的定义与分类

1. 参考系的定义：

参考系是用来观察、测量和描述物体运动状态的系统。

2. 参考系的分类：

（1）惯性参考系：

惯性参考系是指没有受到任何外力或者只受到平衡力的参考系，其中的物体将保持静止或作匀速直线运动。

（2）非惯性参考系：

非惯性参考系是指受到加速度的参考系，其中的物体将出现虚

假力。

二、参考系的转换及相关定律

1. 参考系的转换：

当观察同一物体的运动时，可以选择不同的参考系。不同参考系观察到的物体运动状态可能不同，但物理定律在各个参考系下是相同的。

2. 相对运动与相对静止：

相对运动是指物体在不同参考系下的相对位置和速度不同。相对静止是指物体在某一参考系下没有相对运动。

3. 相对速度的合成与分解：

相对速度是指一个物体相对于另一个物体的运动速度。在同一参考系下，可以利用矢量的几何运算将两个物体的速度进行合成或分解。

三、运动学中的参考系

1. 平动参考系：

平动参考系是指在平行于物体运动方向的参考系中观察物体的运动。在平动参考系中，物体在匀速直线运动时速度保持不变，而在加速直线运动时速度将发生变化。

2. 转动参考系：

转动参考系是指以旋转物体为参照物的参考系。在转动参考系中，物体的运动状态可能会受到离心力和科里奥利力的影响。

四、动力学中的参考系

1. 惯性力的概念：

高一物理参考系的知识点

一、引言

物理学中的参考系是一个重要的概念，它用于描述观察和测量

物体运动以及相对运动的方式。理解和掌握参考系的概念对于高

一学生来说至关重要。本文将介绍高一物理课程中参考系的知识点，包括基本概念、惯性参考系和非惯性参考系等内容。

二、基本概念

1. 参考系的定义

参考系是用来描述和研究物体运动和相对运动的一组关联的坐

标轴和时钟的集合。它可以是任意选择的，但在同一个问题中必

须保持一致。

2. 笛卡尔坐标系

笛卡尔坐标系是最常见的一种参考系，它由均匀直线分割的两

个互相垂直的轴线构成。其中水平轴称为x轴，垂直轴称为y轴。通过给定物体在x和y轴上的位置，我们可以精确地描述其运动

状态。

3. 时间的统一性

在同一个参考系中，时间的流逝是统一的。这意味着在同一时刻不同位置的物体处于相同的时间点。

三、惯性参考系

1. 惯性参考系的定义

惯性参考系是指在其中一个物体受到合外力的作用时，它的加速度与合外力的作用力大小和方向成正比，并与物体的质量成反比。在惯性参考系中，牛顿第一定律成立。

2. 惯性参考系的应用

在物理学中，通常假设地球上的物体运动相对于一个固定的地球惯性参考系。这个假设无论在地球上的哪个位置，都能近似成立。在描述运动或相对运动时，我们通常选择地球参考系作为惯性参考系。

四、非惯性参考系

1. 非惯性参考系的定义

非惯性参考系是指其中一个物体受到合外力的作用时，它的加

速度与合外力的作用力大小和方向不成正比，并与物体的质量无关。

2. 非惯性参考系的示例

一个常见的非惯性参考系是以旋转体为参考系，如旋转的车辆、过山车等。在这种情况下，物体会受到离心力的作用，其加速度

惯性参照系与非惯性参照系

凡是牛顿运动定律能够适用的参考系称为惯性参照系(惯性系)，反之，牛顿运动定律不适用的参考系称为非惯性参考系(非惯性系)。摘自３６０百科《非惯性参照系》。

牛顿力学的基础就是惯性认识，惯性参照系是研究物体、星体运动规律的关键，可以说宇宙中的一切物体运动都是受制于物理环境的，因此不同的物理环境就是不同的惯性参照系，特别是选择惯性参照系的过程中此前的认识根本就不太考虑物理环境对相关研究对象的影响，有些认识甚至认为运动是相对的就可以互为运动的参照，而事实上，运动的参照系是不可以互选的，甚至根本就不能以研究对象作为运动的参照。

研究物体、星体、星系运动必须以产生各种物理环境的主要物体、星体、星系作为运动的参照，只有以产生相关的物理环境作为运动的参照才能正确认识自然的运动，因此宇宙中根本就不存在什么“非惯性参照系”，“牛顿运动定律不适用的参考系称为非惯性参考系(非惯性系)。”之说显然不成立，因为宇宙中根本就不存在非物理环境，也就是说物理的宇宙根本就没有什么非惯性参考系，非惯性参考系只在在于一些人的幻想中，惯性是物体在物理环境中的基本现象，无论离其它物质物体多远其惯性强度可以发生改变而永远大于零。惯性强度与牛顿力学或经典力学中的物体的“惯性质量”是成正比的，但是并不与牛顿力学或经典力学中的“引力质量”成正比。

在物理世界中有惯性强度的不同，因此也就要惯性参照系的不同，研究物体运动必须选择正确有效的惯性参照系，惯性参照系选择不当，其研究结果必然走偏。而且特别要注意的是，不同的物理环境是很难等效的，因此《相对论》中的相对性原理研究不同空间的物体运动是不科学的，得到的结论必然也经不起检验。不同宇宙空间中物质物体、星体星系间的任何相互作用都会或多或少受到不同空间环境其它物质物体、星体星系的影响，而且各种物质物体、星体星系随时都是运动和变化着的，绝对的等效几乎不存在。所以真正不适应研究物理环境

非惯性参考系

ω
r v′(t +∆t)
r vf (t +∆t) Q r vf (t) r v′(t) ∆θ P O
14
笫三章非惯性参考系 r r r 而 ∆v′ =∆v1 +∆v2 （如图（b）） ′ ′ 如图（）） r r ′ 相对于K'的变化引起的的变化引起的；相对于的变化引起的； ∆v2是由 v′ r r ′是由转动造成 v′的方向变化引 ∆v1是由K'转动造成 r r ′ 起的，起的，大小为 ∆v1 =∆θ v′ ，
笫三章非惯性参考系目录
（一）相对运动平动参考系---平移惯性力（二）平动参考系平移惯性力（三）转动参考系 ---惯性离心力、科里奥利力惯性离心力、惯性离心力
1
笫三章非惯性参考系
（一）相对运动
定参考系: 相对观察者静止的参考系, 定参考系相对观察者静止的参考系或静参考系绝对运动: 绝对运动物体相对定参考系的运动动参考系: 动参考系相对观察者运动的参考系相对运动: 相对运动物体相对于动参考系的运动
平动参考系---平移惯性力（二）平动参考系平移惯性力一、动参考系作任意方式的平动方式的平动
在任意时刻，在任意时刻，两个相对 K′系 z ′ ′ 平动参考系的直角坐标轴的相对取向保持不变。轴的相对取向保持不变。 o′ y′ 注意：平动不一定是直线运动！注意：平动不一定是直线运动！ x′

惯性系和非惯性系

引言

在物理学中，惯性系和非惯性系是非常重要的概念。它们对于我们研究物体运动以及描述物理现象有着重要的意义。本文将介绍惯性系和非惯性系的定义，以及它们在物理学中的应用。

惯性系的定义

惯性系是指一个参考系，在该参考系中，一个物体如果不受外力作用，将会保持静止或匀速直线运动。也就是说，物体在惯性系中的运动状态是恒定的，不受任何力的干扰。在惯性系中，牛顿第一定律成立。

非惯性系的定义

非惯性系是指一个参考系，在该参考系中，有一外力作用在物体上。由于外力的作用，物体在非惯性系中的运动状态将发生变化，不再是简单的匀速直线运动或静止状态。

惯性力的引入

当物体在非惯性系中运动时，由于外力的作用，物体会出现看似无法解释的非惯性现象，在分析这些现象时，我们常常需要引入惯性力的概念。惯性力是指一个与物体的加速度方向相反的力，它的大小等于物体的质量乘以加速度的大小。

应用举例

1.离心力：想象一个绳子上带有小球的旋转木马，当木马转动时，小球会受到一个向外的离心力，这是因为在旋转坐标系中，小球受到了一个向中心的加速度，而离心力则是一个向外的力，使小球始终保持在木马上。

2.地球自转：地球自转产生了一个向外的离心力，这使得我们站在地面上的物体受到向下的压力，也就是我们常说的重力。在非惯性系中，地球的自转速度会使物体受到一个看似向下的加速度，而这个加速度正好被重力所抵消，所以我们感觉不到地球的自转运动。

3.电梯加速：当乘坐电梯上升或下降时，我们会感受到一个向上或向下的力，这其实是地球引力与电梯的加速度之和，这个力使我们感觉到了重量的变化。

惯性与非惯性系大学物理中参考系变换的分析

惯性与非惯性系大学物理中参考系变换的分

析

惯性与非惯性系：大学物理中参考系变换的分析

在大学物理学中，研究运动的参考系变换是一个基本的课题。参考

系变换指的是在不同的观察参考条件下，描述物体运动的方式和规律

可能有所不同。其中，惯性系和非惯性系是关键概念。

一、惯性系的定义与特征

惯性系是指一个自由运动的物体在该参考系中的运动状态保持匀速

直线运动或静止状态的参考系。惯性系的特征包括：在一个惯性系中，物体的速度和加速度仅受到物体自身所受到的力的影响，也就是满足

惯性定律。

二、非惯性系的定义与特征

相对于惯性系，非惯性系描述物体运动时需要考虑虚拟力的作用。

虚拟力是指在非惯性系中观察到的力，但实际上并不存在于物体上。

非惯性系的特征包括：在非惯性系中，物体会出现惯性力的存在，这

是观察者引入的一种力，是为了使物体的运动描述满足牛顿定律。

三、参考系变换的基本原理

1. 线性参考系变换

在不同的惯性系之间进行参考系变换时，物体的速度和加速度在不同系之间是相等的。这是基于惯性定律的推论，即物体的运动状态不受观察者选取的参考系的影响。

2. 非惯性系的参考系变换

在从一个非惯性系到另一个非惯性系的参考系变换中，需要引入惯性力来使物体的运动描述满足牛顿定律。惯性力的方向和大小是由参考系变换的加速度和物体的质量决定的。

四、参考系变换的应用

参考系变换的应用非常广泛，特别是在解决旋转体和离心力等问题时，常常需要使用非惯性系的概念和方法。

1. 常见的非惯性系

（1）转动参考系：某些问题需要将旋转天体、自转地球等情况考虑在内，这时需要使用转动参考系进行运动分析。

非惯性参考系

第15、16课时非惯性参考系

一、知识概要：

凡牛顿第一定律成立的参照系叫惯性参照系，简称惯性系。凡相对惯性系静止或匀速运动的参照系，都是惯性系。例如，在不考虑地球自转，在研究较短时间内物体的运动情况时，地球可看成是近似程度相当好的惯性系。

凡牛顿第一定律不成立的参照系统称为非惯性系。同样牛顿第二定律也不再适用。但在引入惯性力的概念后，就可以利用牛顿定律的形式来解决动力学问题了。

直线系统中的惯性力：

F惯＝－ma

注：惯性力只是一种假想的力，实际不存在，即不能找到施力物体，因而也找不到它的反作用力。惯性力起源于物体惯性，是在非惯性系中物体惯性的体现。

二、典型例题分析：

复习：物体间相对运动知识；

整体牛顿定律求解思想；

约束方程（根据物体间形状关系，如何确定物体间位移、速度、加速度的关系）；

1、倾角为θ，质量为M的光滑斜面放在光滑水平面上，一质量为m的物体放在斜面上后，沿斜面向下滑动，同时斜面也发生运动，求：物体在斜面上相对斜面向下滑动的过程中，斜面沿水平面运动的加速度多大？

2、汽车以匀加速度a0行驶，在车中用悬线挂一小球，当小球稳定时，悬线与竖直方向偏离多大的角度？

3、如图，质量为10 Kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5 N 时，物体处于静止状态，若小车以加速度a = 1 m·S－2向右开始运动后，则：（）A、物体A相对于小车仍然静止；

B、物体A受到的摩擦力减小；

C、物体A受到的摩擦力大小不变；

D、物体A受到的弹簧的拉力增大。

4、如图，质量为m A 、m B 的两个物体A 、B ，用细绳相连跨过光滑的滑轮，将A 置于倾角为θ的斜面上，B 悬空，斜面的质量为M 。如果A 在斜面上沿斜面加速向下滑动的过程中，问：1）水平地面对斜面在竖直方向上的作用力多大？ 2）斜面作用在高出地面壁上的水平方向的力多大？

平动非惯性参考系

在物理学中，参考系是用来描述物体运动状态的基础概念。在经典力学中，通

常使用惯性参考系，即相对于静止或匀速直线运动的参考系。然而，在某些情况下，惯性参考系可能无法满足需求，这时就需要引入非惯性参考系。本文将介绍其中一种非惯性参考系：平动非惯性参考系。

什么是平动非惯性参考系？

平动非惯性参考系是指相对于一个作直线运动的惯性参考系的非惯性参考系。

在平动非惯性参考系中，牛顿定律不再适用，需要使用特殊的非惯性力来修正运动方程。举个例子，假设一个人在一辆以匀速直线运动的火车里面，他用一个水杯装满了水，当火车开始运动的时候，水杯里的水可能会产生晃动和溢出现象。这个现象就与平动非惯性参考系有关。

平动非惯性参考系的影响

平动非惯性参考系在物理学中的作用范围非常广泛。例如，在地球上观测天体

的运动时，需要考虑地球的自转和绕太阳的公转运动，这种情况也可以视为使用了平动非惯性参考系。

在空间探索中，由于运动速度极高，使用惯性参考系已经无法满足研究需求，

因此必须使用一些特殊的在运动中的参考系，如星载非惯性参考系、行星际非惯性参考系等。

平动非惯性参考系和万有引力定律

在使用平动非惯性参考系研究天体运动时，需要注意万有引力定律的适用性。

如果使用平动非惯性参考系来分析行星的运动轨迹，会发现惯性力在运动方向上的分量不为0，因此必须使用正确的非惯性力，才能得到准确的结果。如果将牛顿定

律直接应用在平动非惯性参考系中，得到的结果通常是不正确的。

平动非惯性参考系是一种非常重要的物理学概念，它对我们理解天体运动、空

间探索等领域的研究具有重要作用。在进行物理学研究时，我们必须根据不同的情况选择合适的参考系，才能得到准确的结果。

参考系知识点

物理学中的一个重要概念是参考系，它是描述事件的框架或角度。不同的参考系会给出不同的物理量测量值，因此我们需要选择一个恰当的参考系来做物理问题的分析。在这篇文章中，我们将简要介绍一些参考系的知识点，包括相对论中的洛伦兹变换和经典力学中的牛顿运动定律。

1. 惯性参考系

惯性参考系是一个静止或者匀速直线运动的平坦空间，所有的牛顿运动定律都适用于它。在这个参考系下的物理现象和实验结果与我们自身的状态和运动无关。例如，一枚静止的两栖动物在惯性参考系下不会发生任何位移，因为其速度为零。

2. 非惯性参考系

非惯性参考系是一个做曲线运动的参考系，由于其中会出现惯性力，物体会出现加速度。物理现象和实验结果在非惯性参考系下不具有普遍适用性。例如，在一个转弯的车厢里，人们会受到

向外的离心力，使他们的感觉向外斜拉，这种感觉并不与其他惯性参考系下的感觉相同。

3. 相对论中的洛伦兹变换

当我们研究接近光速的物质时，牛顿运动定律就失效了。这时我们需要使用相对论中的洛伦兹变换，它描述了不同观察者在相对运动下如何测量时间和空间。这个变换具有一些奇特的性质，例如时间膨胀和长度收缩。因此，相对论中的物理量与参考系是密切相关的。

4. 同步参考系

同步参考系是在其中测得时间是完全一致的参考系。它常常用于描述导航和定位问题。例如，我们使用GPS设备时，GPS卫星上的原子钟通过与地球上的原子钟同步来纠正地球引力和其它效应对时间的影响。

5. 非同步参考系

非同步参考系是在其中测量到的时间是不一致的参考系。例如，不同地点的地震台记录到的震波抵达事件的时间是不同的，这是

惯性系和非惯性系

判定原则：一个参考系是否为惯性系一般要由实验和观察的结果来判定。我们习惯于用地球作为惯性系来对一般宏观物体的运动进行研究，这是因为以地球为参考系，牛顿定律成立。
大学物理
我们把 Fi 称为惯性力，惯性力的大小为 ma0 ，其方向与卡车加速度 a0 的方向相反。
惯性系和非惯性系
我们把适用于牛顿定律的参考系称为惯性参考系，简称惯性系；而把不适用于牛顿定律的参考系称为非惯性系。
我们回到卡车上，小球受到的合外力不等于零，但是却处于静止状态，唯一解释是：还有一个未知力 Fi 作用在小球上，Fi ，G 和 FT 三个力相互平衡。我们把 Fi 称为惯性力，惯性力的大小为 ma0 ，其方向与卡车加速度 a0 的方向相反。
惯性系和非惯性系
在非惯性系中，若作用在物体上的真实合外力为 F ，物体所受到的惯性力为 Fi ，
则牛顿第二定律可以表示为 F Fi ma 或 F ma0 ma
式中 a0 ——非惯性系相对于惯性系的加速度； a ——物体相对于非惯性系的加速度。
惯性系和非惯性系
惯性参考系：适用于牛顿定律的参考系，简称惯性系；非惯性系：不适用于牛顿定律的参考系。
大学Βιβλιοθήκη Baidu理
惯性系和非惯性系
惯性参考系：适用于牛顿定律的参考系，简称惯性系；非惯性系：不适用于牛顿定律的参考系。
判定原则：一个参考系是否为惯性系一般要由实验和观察的结果来判定。我们习惯于用地球作为惯性系来对一般宏观物体的运动进行研究，这是因为以地球为参考系，牛顿定律成立。