运动和力PPT(完整版)

公转,
a R2 6 103 m / s2
太阳:相对银心,
a R 2 31010 m / s2
理论上,恒星为较好的惯性系(相距远,互作用小)
二.非惯性系中的惯性力
1.平动加速系中的惯性力
假想:虚拟力
a
f惯
f
m
f 惯＝ma
惯性力：大小等于运动质点的质量与非惯性系加速度的乘积；
方向与非惯性系加速度的方向相反。
物体还受到另一种惯性力，称为科里奥利力，其方向与 求：（1）物体相对于电梯的加速度。
电梯中有一轻滑轮绕一轻绳，绳两端悬挂质量分别为m1和m2的重物（m1 > m2）。 这就是说，物体的运动由牛顿定律和初始条件唯一地确定。
转盘在该处的速度方向相反，大小为2 m v 。 例2 升降电梯相对于地面以加速度a 沿铅直向上运动。
*补充题：在光滑水平面上，一质量为的m质点在轻弹簧k的作用下运动，设平衡位置为坐标原点，初始条件为
，求该质点的运
解：以升降机为参照,非惯性系, 动函数。
③理想模型,自然界不存在绝对参考系;
而转盘是非惯性系，故小铁块除了受到摩擦力之外，还受到与向心加速度方向相反的惯性力，这里被称其为惯性离心力。 混沌现象的存在，破除了拉普拉斯式的决定论观念，使人们对牛顿力学也有了新的认识。
随机行为有所区别。
r
T m g m a m a 然而自然界并不如此简单。
2 作业B: 习题（P.
求：（1）物体相对于电梯的加速度。
2
2r
相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。
18世纪在数学上发展了概率论来 描述这种事件的随机性质。
消去T (m m ) ( g a) 22、、牛 质顿 点定 作律 各的 种内 各在 样随 机机械性 运动的混原沌因是什么1？
运动和力
结论：牛顿定律成立的参照系，称为惯性系。 相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。 而相对惯性系作加速运动的参照系是非惯性系。
讨论:①牛顿运动定律只在惯性系中成立;
②判断一个参考系是否惯性系，要根据实验观察.
③理想模型,自然界不存在绝对参考系;
地球:自转,赤道上, a R2 3.4 102 m / s2
加速系中的惯性力和惯性系中的引 力是等效的.
N m
mg
N m
mg
a g
─惯性离心力
m
m
T
T
地面观察者：质点受绳子的拉 力提供的向心力，所以作匀速 圆周运动。
圆盘上观察者：质点受绳子 的拉力，为什么静止？
设想：在匀速转动的非惯性系中，小球受到一个惯性 离心力的作用，大小与绳子的拉力相等，方向与之相 反，所以小球处于静止的平衡状态。
则非惯性系中牛顿定律形式仍然成立.
注意:非真实力,源自于参考系的加速效应.
实例: 超重和失重、潮汐现象等。 例：加速的电梯中：秤上的人 受力：重力、秤支持力、 惯性力 平衡：mg f惯）
a向上,fg向下，N N m（g a）>mg 超重！
a向下,fg向上，N N m（g a）<mg 失重！
用数值计算法，逐点求出物体以后的 运动状态。 例2 升降电梯相对于地面以加速度a 沿铅直向上运动。
如果转盘上的物体沿着转动平面的径向以速率 v 运动， 实例: 离心机原理、重力与地理纬
8 水平轨道上车厢以加速度a0行进，在其天花板上静止悬挂着一质量为m的小球，试以车厢为参照系求出悬线与竖直方向夹角。 决定潮起潮落的引潮力包括太阳对海水的引力，以及地球围绕太阳公转产生的惯性离心力。
m g m a T m a 决定潮起潮落的引潮力包括太阳对海水的引力，以及地球围绕太阳公转产生的惯性离心力。
1 1 1 r 1、牛顿是如何把把地上的运动规律和天上的运动规律统一起来的？
a
a 对混沌现象的进一步研究发现，混沌运动虽然是局域随机的，但其长期行为的 某些全局特征却是稳定的，与初始条件无关，与真正的
im g
形式为
T sin - Fi = max=0 T cos - mg = may=0，其中的Fi = ma0
从两式中消去T 可得 = arctan(a0/g)
讨论：运用惯性力观点处理例题。
在转盘上观察小铁块，其静止而加速 度为零；而转盘是非惯性系，故小铁块除 了受到摩擦力之外，还受到与向心加速度 方向相反的惯性力，这里被称其为惯性离 心力。
2
a 实例: 离心机原理、重力与r地理纬
m m 1
2
ar T
T
m1
m2
T 2m1m2 (g a)
m1g
m1a m2a
m2 g
m1 m2
2.6 科里奥利力*
将匀角速度转动的转盘作为参照系，形式上运用牛
顿定律要求考虑物体受到惯性离心力。 根据牛顿定律，只要知道物体所受的力和初始条件，就可以决定其以后的 运动，即使不能将物体的 运动表述成解析形式，也总可以利
相对惯性系作匀速直线运动的参照系也是惯性系。 由于微观粒子具有波粒二象性，粒子的位置和动量的 测量精度存在一个基本的限度，量子力学用“不确定性关系”来描述这种行为。 对混沌现象的进一步研究发现，混沌运动虽然是局域随机的，但其长期行为的 某些全局特征却是稳定的，与初始条件无关，与真正的 随机行为有所区别。 决定潮起潮落的引潮力包括太阳对海水的引力，以及地球围绕太阳公转产生的惯性离心力。 混沌现象的存在，破除了拉普拉斯式的决定论观念，使人们对牛顿力学也有了新的认识。 T cos - mg = ma y=0，其中的Fi = ma0
f f 惯m2Rf 惯0 f 惯m2R
实例: 离心机原理、重力与地理纬 度的关系等。
例题2.8 水平轨道上车厢以加速度a0行进，在其天花 板上静止悬挂着一质量为m的小球，试以车厢为参照系 求出悬线与竖直方向夹角。
解：小球相对于车厢的加速度a为零， 其受到重力mg 和拉力T 之外，还因车
F T
ao
厢是非惯性系而受到惯性力Fi，受力 图如图示，车厢参照系中牛顿定律在
Fs Fi r
在转盘参照系中，运用形式上的牛顿第二定律可写
出维持运动的条件为
即：
Fs - Fi 0
m g s m2r
同样可得
sg
r
例2 升降电梯相对于地面以加速度a 沿铅直向上运动。
电梯中有一轻滑轮绕一轻绳，绳两端悬挂质量分别为
m1和m2的重物（m1 > m2）。求：（1）物体相对于电
梯的加速度。（2）绳子的张力。