科里奥利力演示
大学物理科里奥利力
v
S′ S
m ω=const.
r
7
光滑凹槽
υ′
O
·
●
v
S′ S 在惯性系（地面） ： 在惯性系（地面）S：
m ω=const.
r
(v ′ + rω ) F =m
r
2
v ′2 =m + 2 m v ′ω + mr ω 2 r
v ′2 ， 在非惯性系（圆盘） ： 在非惯性系（圆盘）S′： 向心加速度 a ′ = r F ≠ ma′ 8
m
mω 2 r
ω
1
2 . 科里奥利力
Coriolis force
相对转动参考系运动的物体， 相对转动参考系运动的物体， 运动的物体 除受到离心力外， 除受到离心力外， 科里奥利力。 还受到一个力 ，称科里奥利力。 表达式为： 表达式为：
r v r f c = 2 mυ ′ × ω
推导见后
2
讨论
科氏力： 科氏力：
r v r fc = 2mυ ′ × ω
1、科里奥利力的特征 、 1）与相对速度成正比 ） 相对速度成正比 只有在转动参考系中运动时才出现 只有在转动参考系中运动时才出现 运动 2）与转动角速度一次方成正比 ） 转动角速度一次方成正比 当角速度较小时 科氏力比惯性离心力更重要 当角速度较小时，科氏力比惯性离心力更重要 较小 比惯性离心力 3）科氏力方向垂直相对速度 ）科氏力方向垂直 垂直相对速度 该力不会改变相对速度的大小 4）科氏力在地球上的表现 ）科氏力在地球 地球上的表现
科里奥利力
？
科里奥利力在地球上有哪些表现？
下面介绍一些现实生活中受科里奥利力影响形成 的现象： 我国地处北半球，物体在地面上运动，受地转偏 向力作用而自行向右偏转，这种现象在日常生活中还 从来没有观察到。人在走路时，也从来不会不自觉地 偏到右边去。这完全是因为地转偏向力很小，其效应 被其他作用力的效应所掩盖。地转偏向力的效应只有 在长时间累积的条件下，才容易察觉。 1.柏而定律：该定律是自然地理中一条著名的、从 实际观察总结出来的规律，即北半球河流右岸比较陡 削，南半球则左岸比较陡削。这可以由地转偏向力得 到说明，北半球河水在地转偏向力作用下，对右央求 冲刷甚于左岸，长期积累的结果，右岸比较陡峭。
利用此例可导出科里奥利力的定量公式。 以转动系为参考系，球从A到 达B’的时间是
△t’=（OA－OB）/V’
在△t’时间内球偏离AB的距离 BB’=（V1－V2）△t’
=ω（OA－OB）△t’
= V’ω t '
2
在△t’很小的情况下，可以认为沿BB’ 的运动是匀加速运动而初速为0，以 2 a’表示以加速度应用BB’=1/2 a’ t ' ，与上一结果比较可得：a’=2V’ω。 在此转动参考系内形式地应用牛顿第二定律，可得科里奥利力大小为 FC=ma’=2m V’ω 在此例中，圆盘沿逆时针方向转动，科里奥利力方向指向质点运动的右 方。同理，如果圆盘沿顺时针方向转动，则科里奥利力的方向指向质点 运动的左方。
地球自转引起水流的科氏惯性力，水流的科氏惯性力冲刷河流 右岸（北半球）．
柏而定律图示
2.大气环流：大气运动的能量来源于太阳辐射， 气压梯度力是大气运动的源动力。全球共有赤道 低压带，南、北半球纬度30°附近的副热带高压 带，南、北半球纬度60°附近的副极地低压带， 南、北半球的极地高压带等七个气压带。气压带 之间在气压梯度力和地转偏向力的作用下形成了 低纬环流圈、中纬环流圈和高纬环流圈。由于受 地转偏向力的作用，南北向的气流却发生了东西 向的偏转。北半球地面附近自北向南的气流，有 朝西的偏向。在气压带之间形成了六个风带，即 南、北半球的低纬信风带，南、北半球的中纬西 风带，南、北半球的极地东风带。
6.科里奥利力演示仪
科里奥利力演示仪【仪器介绍】如图6-1所示，科里奥利力演示仪由底座、转盘、飞轮、塑料串珠等构成。
【操作与现象】一手握住底座上方的转盘，使传盘固定，另一手驱动飞轮，使飞轮绕水平自转轴转动，可以观察到飞轮边缘上的塑料串珠都在同一竖直平面内作圆周运动，呈一朵花的形状。
飞轮绕自转轴转动的同时，驱动转盘使飞轮绕转盘支承轴转动，可以观察到塑料串珠构成的花的形状发生了改变，串珠产生了向竖直转动平面内或外的偏移，一眼望去，串珠的边缘似乎起了波浪。
【原理解析】塑料串珠发生偏移的原因，是因为受到了科里奥利力的作用。
科里奥利力是由法国气象学家科里奥利在1835年提出的，是为了描述非惯性系（旋转体系）的运动而需要在运动方程中引入一个假想的力，这就是科里奥利力。
引入科里奥利力之后，人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理非惯性系（旋转体系）中的运动方程，大大简化了非惯性系的处理方式。
科里奥利力：ω ⨯=v m f 2 （6-1）式中f 就为科里奥利力，v 为质点相对非惯性系（旋转体系）运动的线速度，ω 为质点绕垂直轴转动的角速度。
f 的方向可由右手螺旋法则来判断。
取四个特殊位置（上、下、左、右）的珠子来判断串珠的运动变化。
假设转盘是逆时针转动，即非惯性系的转动角速度ω 的方向竖直向上，若飞轮绕自转轴在纸平面内的转动也是逆时针的，此时四个位置上的珠子相对于飞轮（非惯性系）的线速度v如图6-2所示，则可以判断出：左、右两颗珠子所受的科里奥利力为零；上面的珠子受到的科里奥利力为ωmv f 2=，方向垂直纸面向内（如图6-2所示），从而该位置上的串珠向内偏移；下面的珠子也受到同样大小的科里奥利力，方向却是垂直纸面向外图6-1 科里奥利力演示仪（如图6-2所示），从而该位置上的串珠向外偏移。
【知识拓展】由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系，因而科里奥利力很快在流体运动领域取得了成功的应用。
通常情况下，科里奥利力是一个比较微弱的力，只有物体相对地球的运动速度比较大、时间比较长时，科里奥利力的作用效果才比较显著。
质量流量计ppt演示课件(42页)
当测管中流体不流动时，振动力使管子产生的变形，在中间点两边是一样的，传感器处的两测点上，测得的振动位移的相位差为零，
当测管中流体流动时，在振幅最大点之前，流体质点由于受到科氏力的作用产生一个与振动方向相反的作用力，而在这点之后产生一
个与振动方向相同的作用力，由于在同一时刻两根测量管所受到的作用力大小相等，方向相反，因此反映在两传感器处测点上管子的
• 传感器元件包括两个热电阻，其中一个是 感温电阻，另一个为加热电阻（温度高于 感温电阻），当无流量时，两个电阻的温 差最大，当有流量时，加热电阻温度降低， 两个电阻温差减少，由于两个RTD之间的 温差与过程流速及过程介质有关，从而与 流体的流量有关，因此，当有流量时，产 生温差.
恒功率法原理
• 参比RTD测量流 体温度
运动速度得到增大或减小，测量这两点的相位差就可得到通过测量管流体的质量流量。
由于相对振动，线圈在磁铁的磁场做切割磁力线的运动，在内部回路产生交流电信号。
fR = ƒ( fl) 流速传感器的温度高于感温传感器一定温度△T。
检测线圈
质量流量计培训
通过检测已知密度（例如标准状态下的水和空气）的介质流经测量管时的频率，可以得到密度与频率之间的线性关系。
• 气体的比热容会随着压力温度而变，但在所使用的温度压力附 近不大的变化可视为常数。
科里奥利力简介
V=0
V>0
Fc
•m =质点 •w =角速度 •v =径向速度 •Fc =科里奥利力
Fc
视频一
视频二
Fc = -2m • v • w
科里奥利力简介
•w = 角速度 •Fc = 科里奥利力 • = 相位差 •A,B =相位传感器 •y = 振幅 •t = 时间
学生分组实验1
实验滚摆演示目的1．通过滚摆的滚动运动演示机械能守恒；2．演示滚摆的平动转动动能之和与重力势能之间的转化。
实验原理滚摆滚动下落的重力势能变为滚摆饶过质心的轴转动的动能和质心平动的动能。
机械能守恒定律告诉我们滚摆的重力势能与滚摆的动能之和保持不变。
操作说明1．将滚摆轴保持水平，均匀使悬线绕在轴上，待滚摆到达一定高度，使轮在挂绳悬点的正下方，放手使其平稳下落；2．在重力作用下，重力势能转化为轮的转动动能。
轮下降到最低点,轮的转速最大，转动动能最大，然后又反向卷绕挂绳，转动动能转化为重力势能,轮的转速减小，位置升高。
如此可多次重复。
注意事项：切勿使滚摆左右摆动或扭转摆动。
实验拓展1，试分析滚摆下落速度（平动）与位置高度的关系。
2，试分析滚摆上下平动运动的周期与轴径的关系。
3，试分析滚摆上下平动运动的周期与滚摆质量的关系。
4，试分析滚摆上下平动运动的周期与滚摆转动惯量的关系实验静电滚筒演示目的本实验是演示尖端放电而产生的力学效应实验原理本实验是演示尖端放电而产生的力学效应。
可绕中轴转动的绝缘塑料筒（矿泉水瓶），表面粘有一些横条形导体箔，作为演示滚筒，滚筒两边与滚筒中轴平行安置放电电极杆，在杆上设置若干垂直于电极杆但指向滚筒切线方向的尖针作为放电的尖端。
当两个电极杆之间加上高电压时，放电将通过电极杆、尖针和筒上横条，在滚筒附近发生，尖针放电所产生的带电粒子冲击滚筒而产生力矩使滚筒转动。
操作说明1．将静电高压电源输出端接到两个电极杆上，将接地线接触地板；2．开启高压电源，调节高压输出电压V（15~20KV），两电极杆分别带上正、负电荷后, 绝缘塑料筒在静电尖端放电形成电风的作用下转动；3．断电后，绝缘塑料筒也将随之停止转动。
实验锥体上滚演示目的1．通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象，加深了解在重力场中，物体总是以降低重心、趋于稳定的规律。
2．说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势，同时说明物体势能和动能的相互转换。
科里奥利力
科里奥利力的应用
人们利用科里奥利力的原理设计了一些仪器进行测量 和运动控制。 1 质量流量计 质量流量计让被测量的流体通过一个转动或者振动中的 测量管，流体在管道中的流动相当于直线运动，测量管的转 动或振动会产生一个角速度，由于转动或振动是受到外加电 磁场驱动的，有着固定的频率，因而流体在管道中受到的科 里奥利力仅与其质量和运动速度有关，而质量和运动速度即 流速的乘积就是需要测量的质量流量，因而通过测量流体在 管道中受到的科里奥利力，便可以测量其质量流量。 应用相同原理的还有粉体定量给料秤，在这里可以将粉 体近似地看作流体处理。
3 信风与季风 4 热带气旋
6
2 傅科摆
摆动可以看作一种往复的直线 运动，地球上的摆动会受到地球自 转的影响。只要摆面方向与地球自 转的角速度方向存在一定的夹角， 摆面就会受到科里奥利力的影响， 而产生一个与地球自转方向相反的 扭矩，从而使得摆面发生转动。 1851年法国物理学家傅科预言这种 现象的存在，且以实验证明了这种 现象，他用一根长67米的钢丝绳和 一枚27千克的金属球组成一个单摆， 在摆垂下镶嵌了一个指针，将这巨 大的单摆悬挂在教堂穹顶之上，实 验证实在北半球摆面会缓缓向右旋 转。由于傅科首先提出并完成这一 实验，因而实验被命名为傅科摆实 验。
7
8
4 热带气旋
马桶下水方向与科氏力有关 热带气旋(北太平洋上出现 的称为台风)的形成也受到科里奥利力的影响。驱动热带气 旋运动的原动力一个低气压中心与周围大气的压力差，周 围大气中的空气在压力差的驱动下向低气压中心定向移动， 这种移动受到科里奥利力的影响而发生偏转，从而形成旋 转的气流，这种旋转在北半球沿着逆时针方向而在南半球 沿着顺时针方向，由于旋转的作用，低气压中心得以长时 间保持。
科里奥利力
匀速转动系统中科里奥利力的推导建立如上图所示的转动系统。
记静止坐标系为参照系S ，转动坐标系xoy 为转动参照系S ’。
两个参照系有共同的轴ok ，且xoy 坐标系作匀速圆周运动，角速度为。
假设有一个点P （质量为m ）在运动，其相对o 的位移为ˆˆr xi yj =+ 。
这里需要注意，xoy 坐标系是转动的，也就是说ˆi 和ˆj 是岁时间改变的：ˆˆˆdi i j dt ω== ，ˆˆˆdj j i dt ω==- 。
现在，我们就可以通过对r求两次导来求得质点P 的加速度了： ˆˆ()ˆˆˆˆdr d xi yj v xi yj x j y i dt dt ωω+===++- 222ˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆˆ()()2()dv a xi x j yj y i x j x i y i y j dtxi yj yj xi xj yi ωωωωωωωω==++-+---=+-++-上式中分三项，（1）x 和y 是P 相对转动参照系S ’的轴向加速度，合计为ˆˆa xi yj '=+ ，称为相对加速度；（2）2ˆˆ()yj xi ω-+=2r ω-⨯ ，沿径矢r 指向o ，是由于xoy 系绕轴转动以角速度ω转动引起的，称为向心加速度；（3）ˆˆ2()xj yi ω- =2v ω'-⨯ ，由xoy 系统转动的角速度ω （=ˆk ω）和P 在xoy 中运动的速度v ' （=ˆˆxi yj + ）共同决定，方向垂直于ω 和v ' 所决定的平面，2v ω'-⨯ 称为科里奥利加速度，相应的有科里奥利力为2mv ω'⨯ 。
注：如果xoy坐标系是作变加速圆周运动，则在计算结果中会出现包含ddtωω=的项，这一下称为切向加速度（这里不做详细推导）。
转盘利里奥利力演示仪
291 第八章 演示物理部分实验一 海市蜃楼一、 实验原理夏天，在平静无风的海面上，向远方望去，有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、 集市、庙宇等出现在远方的空中。
古人不明白产生这种景象的原因，对它作了不科学的解释，认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的，因而叫做“海市蜃楼”，也叫蜃景。
海市蜃楼是一种光学幻景，是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。
海市蜃楼简称蜃景，根据物理学原理，海市蜃楼是由于不同的空气层有不同的密度，而光在不同的密度的空气中又有着不同的折射率。
也就是因海面上暖空气与高空中冷空气之间的密度不同，对光线折射而产生的。
夏天，海面上的下层空气，温度比上层低，密度比上层大，折射率也比上层大．我们可以把海面上的空气看作是由折射率不同的许多水平气层组成的。
远处的山峰、船舶、楼房、人等发出的光线射向空中时，由于不断被折射，越来越偏离法线方向，进入上层空气的入射角不断增大，以致发生全反射，光线反射回地面，人们逆着光线看去，就会看到远方的景物悬在空中，如图。
在沙漠里也会看到蜃景。
太阳照到沙地上，接近沙面的热空气层比上层空气的密度小，折射率也小。
从远处物体射向地面的光线，进入折射率小的热空气层时被折射，入射角逐渐增大，也可能发生全反射，人们逆着反射光线看去，就会看到远处物体的倒景，仿佛是从水面反射出来的一样。
沙漠里的行人常被这种景象所迷惑，以为前方有水源而奔向前去，但总是可望而不可及。
在炎热夏天的柏油马路上，有时也能看到上述现象。
贴近热路面附近的空气层同热沙面附近的空气层一样，比上层穿空气的折射率小。
从远处物体射向路面的光线，也可能发生全反射，从远处看去，路面显得格外明亮光滑，就像用水淋过一样。
本仪器利用人工配制的折射率连续变化的介质，演示光在非均匀媒质中传播时，光线弯曲的现象以及模拟自然界昙花一现的海市蜃楼景观。
二、装置结构和技术参数如图所示是海市蜃楼演示装置其中：A ：水槽B ：实景物；C ：激光笔；D ：射灯（220V 24W ）；E ：装置门；F ：水管入口；G ：观看实景物窗口；H ：观看光在水槽内传播路径的窗口；K ：观看模拟海市蜃楼景观的窗口；三、操作方法及现象演示1、液体的配制将装置门E 打开，水管插入F 口内固定好，向水槽内注入深为槽深一半的清水，再将约3Kg食盐放入清水中，用玻璃棒搅，使其溶解成近饱和状态，再在其液面上放一薄塑料膜盖292 住下面的盐溶液，向膜上慢慢注入清水，直到水槽水近满为止，稍后，将薄膜轻轻从槽一侧抽出，此时，清水和食盐水界面分明，大约需6小时以后，由于扩散，界面变没了，在交界处形成了一个扩散层，液体的折射率由下向上逐渐减少，产生一个密度梯度，此时液体配制完成。
科里奥利力演示
对运动速度的演示： 设定3个不同的高度，将小球分别放下，观察运动 轨迹以及落点。
科里奥利力演示
北京工业大学
孙傲 张俊杰 高占领科里奥利力来自 f 2mv w
科里奥利力方向判断： 用右手螺旋法则。将右手伸出，用除拇指 之外的四个指头指向相对非惯性系的线速 度方向，再将四指绕向角速度方向，此时， 拇指所指方向为科里奥利力方向。
影响科里奥利力的因素有： 圆盘转动的角速度，小球运动的速度。
关于科氏力_PPT课件
R O
N
M
由N引起的东西方向的科氏 惯性力为
Fic 2mvN
Z =2mvcos =2mv (when 0)
由Z引起的水平面上的科氏 惯性力为
Fic 2mvZ
=2mvsin 0 (when 0)
地球上科氏力的方向
• 在北半球，沿着运动方向看，科氏力总是 垂直于运动方向向右。
• 在南半球，沿着运动方向看，科氏力总是 垂直于运动方向向左。
惯性力举例
• 超重与失物体，物体相对于圆盘 静止。从静止坐标系看（向心力）
Fq
v2 m
R
m2R
• 从转动坐标系看
Fr 0
• 惯性力 F I F rF qm 2R
• 该惯性力称为惯性离心力
o F向
F惯
角速度为
第二类惯性力—科氏力
s
v0t
1 2
• 对于双轨铁路，由于列车总是单方向行驶， 在北半球右侧铁轨磨损较为严重；在南半 球左侧铁轨磨损较为严重。
科氏力引起的大气效应
• 地转风（流）
低气压 V 风速方向
低气压
压强梯度力
V
科氏力
高气压
等压线
高气压
• 在科氏力作用下，气流沿等压线流动。
气旋与反气旋
• 在北半球，气流沿逆时针旋转叫气旋，顺时 针旋转叫反气旋
• 副热带高压控制的天气主要是高温 干燥。
• 在地面上，空气由此处向南流动， 去补充赤道带上升的空气，受科氏 力影响，逐渐右偏，形成稳定的东 北风。古代商船都是帆船，它们就 是靠着这种方向常年不变的风航行 于海上，故名贸易风(Trad wind )。 现在我国称为信风，也是指它的方 向不变，很守信用。同理，在赤道 到南纬附近形成东南信风。
科里奥利力
科里奥利力的公式：F=2m×v×ω， 其中m为物体质量，v为物体速度， ω为地球自转角速度。
科里奥利力的产生条件：物体在地 球表面运动时，由于地球自转，相 对于地球静止的参考系，物体受到 的科里奥利力不为零。
产生条件
地球自转
相对运动
参考系的选择
科里奥利力的计算公式
科里奥利力的方向
科里奥利力方向的确定方 法
科里奥利力影响地球板块运动， 导致地震、火山等地质灾害的 发生。
在气象学中的应用
风向偏转：科 里奥利力影响 下，北半球的 风向右偏转， 南半球的风向
左偏转
气旋运动：科 里奥利力影响 下，气旋（如 热带气旋、温 带气旋）在北 半球逆时针旋 转，南半球顺
时针旋转
季风形成：科 里奥利力影响 下，冬季风从 高纬度吹向低 纬度，夏季风 从低纬度吹向
推动地球科学进 步：科里奥利力 在地球科学研究 领域的应用，有 助于深入理解地 球气候变化、洋 流运动等现象， 推动地球科学进 步。
促进跨学科研究： 科里奥利力的研 究涉及到物理学、 数学、工程学等 多个学科领域， 对促进跨学科研 究具有重要意义。
在地球科学中的研究价值
揭示地球自转对气 候和环境的影响
科里奥利力的概念、产 生条件、应用和影响
XX,a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 科 里 奥 利 力 的 应 用
02 科 里 奥 利 力 的 基 本 概念
04 科 里 奥 利 力 的 影 响
05 科 里 奥 利 力 的 研 究
价值和发展前景
Part One
单击添加章节标题
Part Two
科里奥利力简单推导
讨论
科氏力：
1、科里奥利力的特征
fc
2m
1）与相对速度成正比
只有在转动参考系中运动时才出现
2）与转动角速度一次方成正比
当角速度较小时，科氏力比惯性离心力更重要
3）科氏力方向垂直相对速度
该力不会改变相对速度的大小
4）科氏力在地球上的表现
4
fc
fc
fc
北半球的河流 水流的右侧被冲刷较重
落体向东偏斜
匀速转动参考系 惯性离心力 科里奥利力
1.离心力
在匀速转动的参考系上考察一个静止物体
转盘相对惯性系的加速度是
a0
2rrˆ
rˆ
m
m 2r
m 2r
则物体的惯性离心力为
fi
ma0
m2rrˆ
1
2 . 科里奥利力 Coriolis force 相对转动参考系运动的物体， 除受到离心力外， 还受到一个力 ，称科里奥利力。 表达式为：
巴黎， 49，T 31小时52分
北京， 40，T 37小时15分
这是在地球上验证地球转动的著名的实验。
实物8演示 科氏力
附：科里奥利力简单推导 我们以特例推导，然后给出一般表达式。
如图，质点m在转动参 考系（设为S'系）中沿 一光滑凹槽运动，
速度为 v
光滑凹槽
S′
O· ●
r
m
ω=const. S
fc
12
一般表示式：
F
2m
m
2
r
ma
惯性力：
Fi
2m
m2r
则有：
F
Fi
ma
在非惯性系中，只要在受力分析时加上惯 性力后，就可形式上使用牛顿定律。
科里奥利力演示
时存在。
v与ω垂直fc最大；两者平行fc=0。
科里奥利力演示
科里奥利力的三个特征：
1）与相对速度成正比，故只有当物体相对转动参 考系运动时才可能出现； 2）与转动参考系的角速度的一次方成正比，而离 心力与角速度的二次方成正比，故当参考系的转 动角速度较小，科里奥利力比离心力更重要； 3）力的方向总是与相对速度垂直，故不会改变相 对速度的大小。
科里奥利力演示
科里奥利力演示
科里奥利力的应用
4.傅科摆（实验演示）
原理：摆动可以看做是一种往复的直线运动， 在地球上的摆动会受到地球自传的影响。只要摆 面方向与地球自传的角速度方向存在一定的夹角， 摆面就会受到科里奥利力的影响，而产生一个与 地球自转方向相反的扭矩，从而使得摆面发生转 动。
科里奥利力演示
科 里 奥 利 力 演 示 仪
事实上，卡皮罗现象是地球在自传过程中由于惯性引 起的一种所谓科里奥利力造成的。
科里奥利力演示
科里奥(GaspardGustave de Coriolis), 法国著名科学家， 1835年发现科里奥 利力，并用数学方 法进行了论述。
科里奥利力演示
那么，什么是科 里奥利力呢？
科里奥利力演示
当一个质点相对于惯性系做
科里奥利力演示
化学工程学院 应用化学1301 张盼
科里奥利力演示
卡皮罗现象
20世纪40年代科学家卡皮罗发现了这么一个现象：水槽 中的水在漏下时会产生逆时针的涡流。后来，他在水流下 时故意用手指向相反的方向搅动，但手离开后漩涡又恢复 了原来的旋转方向。这是否与漏水口的形状有关？于是他 做了许多不同形状的漏水口，但是实验结果总是相同的。 他对此困惑不解，于是到世界各地去做同样的实验，是他 大为惊奇的是在南半球水流漩涡的方向与北半球刚好相反， 在北半球是逆时针的而在南半球是顺时针的，在赤道附近 两种情况几乎各占一半。卡皮罗喜出望外，他终于找到了 结论，在原涡流的方向与地球上所处的位置有关。
非惯性系、惯性力与科里奥利力
小球加速
小球静止
m a0
S 系 –a0 m
m
a0
S系 水平方向小球不受力
惯性系，牛顿定律成立。
小车是非惯性系 牛顿定律不成立！
若用牛顿定律思
考球受，力则为必认 为ma小0
1
中设牛S顿系第相二对定惯律性成系立SF以 加m速a度a0平动。在S系 F — 真实力 ，a — 质点的加速度。
北
西
东
南
8
fc
fc
fc
北半球的河流 水流的右侧被冲刷较重 落体向东偏斜 付科摆摆动平面偏转 证明地球的自转
柏而
定律
图示
北半球的科氏力 信风的形成
9
旋风的形成
小球的运动可视为横向随 盘的转动与径向相对于盘的匀 速运动的合成。考察小球相对 于地面的绝对速度和绝对加速
r
v
B
A
o
v0
A
r
度绝。对如速图度所示v：
式上的牛F顿 第(二m定ac律a) (mac) ma
真实力 惯性离心力 科里奥利力
科里奥利力：
Fc
2m v
6
【例】圆盘匀速转动，物体m相对圆盘沿径向
运动的情况
槽壁真实力 v
m
弹簧真实力
离心力 m2r
科 2里m奥利力v
【演示实验】科里奥利力
7
傅科摆摆面的旋转
1851年傅科在巴黎（北 半球）的一个大厅里悬挂 摆长 67 米的摆。发现摆 动平面每小时沿顺时针方 向转过1115’角度。
但有时惯性力也可以源于真实力。惯性力有
真实的效果。
地转偏向力详细版课件
地转偏向力的起源
地转偏向力起源于对地球自 转和物体运动规律的深入研 究，科学家们通过观察和实 验，发现了这个重要的物理 现象。
地转偏向力的实验 验证
通过设置风向标、水流模型 等实验装置，科学家们验证 了地转偏向力的存在，并对 其影响物体运动的方式进行 了深入研究。
地转偏向力的理论 解析
通过建立数学模型和物理方 程，科学家们解析了地转偏 向力的产生机制，解释了其 对物体运动轨迹的影响。
地转偏向力是形成风向的重 要因素，它影响了风的分布 和强度，进一步影响了天气 系统的形成和发展。
地转偏向力对洋流的 影响
地转偏向力影响了洋流的流 向和速度，它使得洋流在北 半球向右偏转，南半球向左 偏转，从而影响了海洋生态 和全球气候。
02 地转偏向力的发现
地转偏向力的概念
地转偏向力的定义
地转偏向力，又称为科里奥利 力，是由于地球自转引起的一 种惯性力，它使物体在运动过 程中产生偏转。
地转偏向力的强度和方向与 物体的运动速度、纬度以及 地球自转速度等因素有关， 这些因素共同决定了地转偏 向力的大小和方向。
科里奥利力解释
科里奥利力的定义
科里奥利力，又被称为地转偏 向力，是由于地球自转引起的 一种惯性力，它会影响物体在 地球表面的运动轨迹。
科里奥利力的成因
科里奥利力的成因与地球的自 转有关，当物体在地球表面运 动时，由于地球的自转，物体 的运动方向会受到一个垂直于 运动方向和地轴的力的影响。
03 地转偏向力的原理
地转偏向力定义
地转偏向力的概念
地转偏向力是指在地球表面 上，由于地球自转产生的离 心力使得物体在运动过程中 发生的方向偏转现象。
地转偏向力的产生原 因
地转偏向力的产生主要受到 地球自转的影响，当物体在 地球表面移动时，地球的自 转让其产生相对运动，从而 形成地转偏向力。
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2）与转动参考系的角速度的一次方成正比，而离 心力与角速度的二次方成正比，故当参考系的转 动角速度较小，科里奥利力比离心力更重要；
3）力的方向总是与相对速度垂直，故不会改变相 对速度的大小。
科里奥利力演示
关于科里奥利力的生活现象
1）贝尔定律：北半球河流的右岸比较陡峭，南半 球则左岸比较陡峭。这是人们从实际观察中总结 出来的。
关于科里奥利力的生活现象
4）落体偏东【图示，指明赤道处效应最大】
物体从高处自由下落，所受的科里奥利力的方向不论 是南北半球均是向东，因此使得落点偏东。
A物体并不 是垂直下落 到地面B点 的，而是稍 微偏向东方 的C点。
科里奥利力演示
科里奥利力的应用 1.陀螺仪
旋转中的陀螺仪会对各种形式的直线运动产生 反映，通过记录陀螺仪部件受到的科里奥利力可以 进行运动的测量与控制。
科里奥利力演示
科里奥利力演示
科里奥利力的应用
4.傅科摆（实验演示）
原理：摆动可以看做是一种往复的直线运动， 在地球上的摆动会受到地球自传的影响。只要摆 面方向与地球自传的角速度方向存在一定的夹角， 摆面就会受到科里奥利力的影响，而产生一个与 地球自转方向相反的扭矩，从而使得摆面发生转 动。
科里奥利力演示
科 里 奥 利 力 演 示 仪
科里奥利力演示
在匀角速度转动参照系中的运动物体，除附加惯性离 心力作用外，所附加的另外一种惯性力。
科氏力的大小取决转动角速度ω和物
体的径向速度v 。
fc 2mv
fc存在条件：运动速度v和转动角速度ω必须同
时存在。
v与ω垂直fc最大；两者平行fc=0。
科里奥利力演示
科里奥利力的三个特征：
科里奥利力演示
科里奥利力演示
科里奥利力演示
科里奥利力的应用
3.用科里奥利力效应预测最大余震 利用科里奥利力，用定性的方法对大地震余震的最大
强度作出快速判断。其判断方法是用右手螺旋前进还是后 退，即可判知科里奥利力是促使断层两盘是相互挤压还是 拉离，从而按逆断层大震先例来判断余震的最大强度。
曾用科里奥利力效应对 2008年汶川 8级地震的最大余 震作出了正确的预测.
科里奥利力演示
化学工程学院 应用化学1301
张盼
科里奥利力演示
卡皮罗现象
20世纪40年代科学家卡皮罗发现了这么一个现象：水槽 中的水在漏下时会产生逆时针的涡流。后来，他在水流下 时故意用手指向相反的方向搅动，但手离开后漩涡又恢复 了原来的旋转方向。这是否与漏水口的形状有关？于是他 做了许多不同形状的漏水口，但是实验结果总是相同的。 他对此困惑不解，于是到世界各地去做同样的实验，是他 大为惊奇的是在南半球水流漩涡的方向与北半球刚好相反， 在北半球是逆时针的而在南半球是顺时针的，在赤道附近 两种情况几乎各占一半。卡皮罗喜出望外，他终于找到了 结论，在原涡流的方向与地球上所处的位置有关。
事实上，卡皮罗现象是地球在自传过程中由于惯性引 起的一种所谓科里奥利力造成的。
科里奥利力演示
科里奥(GaspardGustave de Coriolis), 法国著名科学家， 1835年发现科里奥 利力，并用数学方 法进行了论述。
科里奥力演示
那么，什么是科 里奥利力呢？
科里奥利力演示
当一个质点相对于惯性系做 直线运动时，相对于旋转体系， 其轨迹是一条曲线。立足于旋转 体系，我们认为有一个力驱使质 点运动轨迹形成曲线，这个力就 是科里奥利力
主要有：陀螺方向仪、陀螺罗盘、陀螺垂直仪、 陀螺稳定器、速率陀螺仪、陀螺稳定平台、陀螺仪 传感器等
科里奥利力演示
科里奥利力的应用
2.质量流量计
让被测量的流体通过一个转动或者振动中的测量管， 流体在管道中的流动相当于直线运动，测量管的转动或振 动会产生一个角速度，由于转动或振动是受到外加电磁场 驱动的，有着固定的频率，因而流体在管道中受到的科里 奥利力仅与其质量和运动速度有关，而质量和运动速度即 流速的乘积就是需要测量的质量流量，因而通过测量流体 在管道中受到的科里奥利力，便可以测量其质量流量。
因为地球是一个转动的参考系，地球上运动的 物体也受科里奥利力作用。
科里奥利力演示
关于科里奥利力的生活现象
2）信风的形成
赤道附近的信风在北半球是东北方向，在南半球是东南 方向。
科里奥利力演示
关于科里奥利力的生活现象
3）北半球的强热带风暴，北半球是沿逆时针方向 旋转的漩涡，南半球是顺时针。【画图】
科里奥利力演示