浅析参考系

论文分类号： G40 密级：无

学士学位论文

浅析参考系

在中学物理教学中的运用

系别专业：教育系物理专业

姓名学号：李旭 0940109

年级班级： 2009级 1班

指导教师及职称：张立伟教授

2013年4月

目录

目录.............................................. 错误！未定义书签。摘要.............................................. 错误！未定义书签。英文摘要........................................... 错误！未定义书签。引言.............................................. 错误！未定义书签。

一、选择参考系的原则............................... 错误！未定义书签。

（一）假定为静止................................ 错误！未定义书签。

（二）任意选取参考系，实际选取时以简单方便为原则 (2)

二、参考系的妙用................................... 错误！未定义书签。

（一）在热学中参考系的运用...................... 错误！未定义书签。

（二）在声学中参考系的运用 (3)

（三）在光学中参考系的运用 (4)

（四）在电学中参考系的运用 (5)

（五）在力学中参考系的运用 (6)

三、参考系在解决实际问题中的运用 (6)

四、参考系的选取对碰撞问题的解决 (8)

结论 (11)

参考文献 (12)

摘要

在中学物理教学中，许多疑难问题研究与解决的关键往往与参考系有关，恰当巧妙地选择参考系往往起着关键作用。那么，什么是参考系呢？参考系，也叫参照系，就是一切物体都在运动，在研究一个物体的运动时首先要确定物体的运动时相对哪一个物体来说的，这个被人们选来作参考标准的物体或物体系。在解决一些问题时选取合适的参考系可以起到意想不到的效果。

关键字：参考系；参照物；静止；运动；加速度；速度；相对静止；相对运动

Abstract

The reference system is all the objects are in motion, in the study of the motion of an object must first determine the object movement relative to which an object, this has been selected to be used as a reference standard body or system. In solving some problems when selecting the appropriate reference system can play to beat all effect.

Key word：Frame of reference；reference；motion；static；speed；acceleration；relative motion；relative rest

引言

参考系，又称参照系，指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系。可以根据牛顿力学定律在参考系中是否成立这一点，可以把参考系分为惯性系和非惯性系两类，在中学阶段我们主要是研究惯性参考系。而在中学阶段其有具体的概念：由于一切物体都在运动，在研究一个物体的运动时首先要确定物体的运动时相对哪一个物体来说的，这个被人们选来作参考标准的物体或物体系叫做参考物或参考系（或参照物.参照系）。

在我们一开始学习参考系的概念的时候，首先学习什么是运动，所谓运动就是物体与物体之间的位置发生变化称为机械运动简称“运动”。如果物体相对于参考系的位置发生了改变，那么，就表明物体相对于参考系在运动；如果物体相对于参考系的位置没有发生改变，那么，就表明物体相对于参考系是静止的。同一个物体相对于不同物体的参考系，运动的状态是可以不同的。在运动学中，参考系的选择可以随着研究对象的不同而任意选择。研究和描述物体的运动，只有在选定参考系后才能进行。所以，如何选择参考系至关重要，必须从具体情况来具体分析。

一、选择参考系的原则

例如：在某次实验中，一个星际火箭在刚刚发射时，主要是研究星际火箭相对于地面的运动，所以可以把地球选作参考系。但是当火箭进入绕太阳运行的轨道时，为了研究方便，可以将太阳选作参考系。为研究地面上的物体运动，往往选地球或地面作为参考系，观察坐在飞机上的乘客，若以飞机为参考系来看，乘客是静止的，如以地面为参考系来看乘客是运动的，因此，选择参考系是研究问题的关键之处。在教学活动中参考系的活学活用既是重点也是难点。在面对相应的问题用好了作用很大，往往起到“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”的效果。

关于“参考系”，说起来很简单，主要有两个要点：

（一）假定为静止

选什么物体作为参考系，那么你在研究问题时，必须在心里认定假设物体是静止的，把你研究的问题的对象去与参考系对比，来描述对象的运动情况，注意这个对象所有的关于运动方面的物理量（包括:速度.位移.加速度等等）都由此参

考系来确定。

（二）任意选取参考系，实际选取时以简单方便为原则

参考系可以任意选取是因为世界上万事万物都在运动，其实地位上是平等的。以上两点说起来时是这样的，不过用起来还是有不少玄妙之处。在高中阶段默认的参考系时地面，通常选择的面是可以把要研究的问题研究清楚的。但是在有些问题中，如果参考系选得较为合适，问题就会变得很简单。不敢说“简单明了”，因为参考系选的不一样以后就不一定能够想得明白了，所以选择非地面为参考系，一定要事先说明，并给出一定的分析和对比。

二、参考系的妙用

物理主要分为力，热，声，光，电，五大部分，参考系在其中的运用十分广泛为我们对概念和物理现象有了更好的理解，大大提高了我们的教学和学习效率，下面我们来具体看看它们的运用。

（一）在热学中参考系的运用

热学中研究的是大量粒子组成的系统，如一定量的气体或晶体。它有两部分，一部分是粒子（如分子或离子）无规则运动动能的总和；另一部分是粒子间势能的总和。按势能概念，分子间的势能是和参考系无关的。由于动能直接依赖于参考系，所以内能中的动能必须是对质心系说的，它是粒子无规则运动的动能。换一个参考系，系统的动能就要加上相对于该参考系计算的整个系统作为整体的动能，即质心的动能。这部分是所有粒子按同一速度（即质心速度）运动的动能，也就是粒子有规则运动的动能。它不包括在热学中研究的系统的内能之内。物体的温度是其中分子无规则运动的平均动能的量度。这平均动能就是质心系中分子运动的平均动能。分子的有规则运动（它表现为系统整体的运动）的动能不包括在这个平均动能之内，因而温度概念和系统的整体运动无关。例如，我们不能根据飞鸟的飞行速度确定其身体的温度，因为飞行速度是飞鸟体内所有分子的共同速度。热学中有时也讨论系统内部有不均匀流速或有温度分布的非平衡态问题，这时对各局部考虑热运动时需要应用局域质心系。一个系统，如气缸中封闭的一定量的气体，它的内能是可以发生变化的。这是外界对系统做功的结果。在分子运动的层次上谈论对系统做的功，可能有两种情况。一种是系统发生了宏观位移。