牛顿运动定律适用的参照系结论.ppt

讨论 (1) 严格的惯性系是关于参照系的一种理想模型。大多数情 况下，通常取地面参照系为惯性参照系。 (2) 相对于一惯性系作匀速直线运动的参照系都是惯性系。 二 . 牛顿运动定律的适用范围 牛顿运动定律适用于宏观物体的低速运动。 说明 (1) 物体的高速运动遵循相对论力学的规律；微观粒子的运 动遵循量子力学的规律。 (2) 牛顿力学是一般技术科学的理论基础和解决实际工程问 题的重要依据和工具。 三 . 惯性力 ? a e 设 S ‘ 系 ( 非惯性系 ) 相对 S 系 ( 惯性系 ) 平动，加速度为 。 ? ? 质点 m 在 S 系和 S 系的加速度分别为 a a , a r ? ? ? 由伽俐略变换有 a a ? a r ? a e ? ? ? ? 在 S 系 : F ? m a a ? m a r ? m a e ? ? ? 在 S 系： ? m a e ? m a r F ? ? 引入 虚拟力 或 惯性力 F 0 ? ? m a e ? ? ? 则 F ? F ? m a 牛顿第二定律形式上成立 0 r 说明 (1) 惯性力 是 虚拟力 ，没有施力者，也没有反作用力。不满 足牛顿第三定律。 (2) 惯性力的概念可推广到非平动的非惯性系。 例 质量分别为 m 1 和 m 2 的两物体用轻细绳相连接后，悬挂在 一个固定在电梯内的定滑轮的两边。滑轮和绳的质量以及 所有摩擦均不计。当电梯以 a 0 = g /2 的加速度下降时。 求 m 1 和 m 2 的加速度和绳中的张力。 解 取电梯为参考系 对 m 1 有 m 1 g ? T ? m 1 a 0 ? m 1 a 对 m 2 有 m 2 g ? T ? m 2 a 0 ? ? m 2 a ? a T m 1 g O ? a T m 2 g m 1 ? m 2 a ? ( g ? a 0 ) m 1 ? m 2 2 m 1 m 2 T ? ( g ? a 0 ) m 1 ? m 2 ? a 0 a 1 ? a ? a 0 a 2 ? ? a ? a 0 例 一光滑斜面固定在升降机的底板上，如图所示，当升降机以 匀加速度 a 0 上升时，质量为 m 的物体从斜面顶端开始下滑。 求 物体对斜面的压力和物体相对斜面的加速度。 解 方法（一） 取 地面为参考系 ? a 0 m ? ? ? ? a ? a r ? a 0 设物体的加速度为 a ? ? ? ? ? m g ? N ? m a ? m ( a r ? a 0 ) x 方向 mg sin ? ? m ( a r ? a 0 sin ? ) ? a r ? y y 方向 N ? mg cos ? ? ma 0 cos ? ? a 0 N ? m ( g ? a 0 ) cos ? a r ? ( g ? a 0 ) sin ? ? m g ? N ? a r x ? 方法（二） 取升降机为参考系 ? ? 惯性力 F 0 ? ? m a 0 ? ? ? ? m g ? N ? F 0 ? m a r y ? m g ? N ? a r x x 方向 N sin ? ? ma r cos ? y 方向 N cos ? ? mg ? ma 0 ? ? ma r cos ? ? ? ? m a 0 N ? m ( g ? a 0 ) cos ? a r ? ( g ? a 0 ) sin ?