【精品】高一物理 第三章 牛顿运动定律 八、惯性系和非惯性系(备课资料) 人教大纲版第一册VIP免费

备课资料1、惯性系教学要点教学中应讲明以下问题：（1）定义：牛顿运动定律能在其中成立的参考系.（2）由伽利略相对性原理说明:不存在一种特殊的绝对静止的惯性系；只要找到一个惯性系，就必然有无数多个惯性系，它们是一组彼此无相对加速度的惯性系，对力学规律的表达等价.（3）惯性系的选择判定只能靠观察和实验惯性系内应该满足：测量物体有加速度时必可观察到施力原因；观察物体不受力时（实际情况大多数是在观察到物体在某些可能运动方向上不受力），则实验测量没有加速度.显然，惯性系选择的精确程度取决于当时实验的技术水平.是基于观察和实验的人为规定.（4）惯性系选择的实际情况从受力趋于0考虑，应尽量选择远离其他物体的参考系.太阳距其他恒星很远，因此是精确度很高的惯性系.银河系距其他河外星系更远，因此是精确度极高的惯性系.目前认为最好的惯性系是“局部惯性系”（例如在人造卫星内）.由于在其内引力场被惯性力场抵消，物体几乎不受力.可认为牛顿运动定律较严格成立.（5）选择地球为惯性系的条件.由于地球的自转及对太阳的公转，地球对太阳是有加速度的.因此它是非惯性系.在下述两个条件下才可看为惯性系：①研究地面上物体短暂时间内的过程.由于运动局限于有限空间，所以可以近似将地球看作对太阳做匀速直线运动.②精确度要求不高.由于自转效应比公转效应影响大，所以主要考虑是：凡不能忽略自转影响的较长时间过程，均不能以地球为惯性系去研究.（本文摘自《物理教师》总第148期P6）2、惯性力牛顿运动定律只能直接应用于“惯性系”；对于“非惯性系”，则需要引入一个虚拟的“惯性力”才能应用牛顿运动定律.在本章中，遇到了变速升降问题.如果某一物体所受的重力为G，那么当起重机匀加速上升（或匀减速下降）时，钢丝绳的拉力F＞G；当起重机匀加速下降（或匀减速上升）时，钢丝绳的拉力F＜G.这种现象对于地面为参考系的观察者来说，并不难理解，因为：匀加速上升时：F-G=ma,所以F＞G匀加速下降时，G-F=ma,所以F＜G但是以做变速运动的起重机为参考系的观察者，则感到似乎物体所受的重力发生了变化.这就是通常所说的“失重”和“超重”.由上边的例子可以看出：从不同的参考系进行观察，对同一事件可以得出不同的认识.当我们以地面做为参考系时，可以运用牛顿运动定律来考虑问题，我们称这种“牛顿运动定律能够适用的参考系”为惯性系.当我们以做变速运动的起重机为参考系时，则不能直接应用牛顿运动定律来处理问题，我们称这种参考系为“非惯性系”.非惯性系不仅限于变速升降系统中，我们再举两个常见的例子：在加速前进的车厢中的观察者，看到一个光滑小球会自动地加速后退，而没有发现它受到产生加速度的力.在转动圆盘上的观察者，看到光滑小球会自动离心而去，并没有发现使它远离圆心的力.人们为了使牛顿运动定律也能应用于非惯性系而引入了“惯性力”的概念.它不是由于物质间的相互作用而产生的力，而是为了描写非惯性系的变速运动的性质而引入的假想的力.例如前进中的车辆骤然停止时，在惯性系中的观察者看来，车厢中的乘客没有受到外力，仍然向前做惯性运动，但车内乘客却觉得自己好像受到一个力，使自己向前倒去，这个力就是惯性力.为了与“惯性力”相区别，我们把物体间相互作用的力称为“牛顿力”.利用非惯性系中处理牛顿第二定律的有关问题时，不但要考虑“牛顿力”，而且还要考虑“惯性力”.（本文选自《高级中学物理第一册〈必修〉教学参考书P178》