对一个非惯性系力学问题的探讨

众所周知，牛顿运动定律仅适用于惯性系，它在非惯性系中不适用．在非惯性系中，可引入与加速运动参考系相联系的力，从形式上满足牛顿第二定律公式，这样引入的力叫惯性力．“欲全面分析被研究物体所受的力，必须同时分析参照物所受的力，     

非惯性系中的质点组角动量定理

本文从外力、惯性力对非惯性系原点的力矩出发，经简化推导出一般非惯性参照系中的角动量定理．这个定理对于非惯性参照系中的一系列问题以及惯性系中一些较复杂的运动学问题处理有方便之处，且在某些特殊情况下，可以得到一般力学教材中对固定点、质心、动点的角动量定理，还可解释惯性力的合力是否过质心等问题．     

巧用平动非惯性系解决高中物理力学问题

平动非惯性系是相对于惯性系做平动的参考系,牛顿运动定律将不再适用.本文在平动非惯性系中引入虚拟惯性力处理力学问题,使之简化思路,化繁为简,此法在处理高中物理复杂力学问题中,有着很广泛的应用,在拓展学习思路,转化学生思维上可发挥重要作用.     

中学阶段如何处理非惯性系问题

中学阶段，用牛顿第二定律解题，选择的参照系往往是静止或匀速直线运动的平动系，比较多的选择地球为惯性参考系．但是有时物体相对于地面的运动是复杂的，甚至无法直接布列方程，这时可作如下处理：     

惯性系与非惯性系

汽车开动,人向后仰,刹车时人向前倾,与平稳前进时完全两样。类似的情况还很多。这些现象使人们在动力学中把参照系分为两类:惯性系与非惯性系。在一般问题中,地球可看成是惯性系。匀速直线运动的汽车也是惯性系。正在开动或刹车的汽车是非惯性系。从地球上考察,刹车时人向前倾正符合惯性定律;从汽车上考察,人在水平方向未受力而向前倾,这不符合牛顿定律。为什么牛顿定律不适用于非惯性系?非惯性系中的运动定律是怎样的?本文拟就这些问题作一简单讨论。不妥之处请读者指正。     

惯性力是保守力吗?

当选用非惯性系研究力学问题时，物体将受到惯性力的作用．本文按几种情况进行分析，得出结论：只有在直线匀加速参照系和匀速转动参照系中惯性力才是保守力．     

牛顿如何使用惯性定律

牛顿的第一定律不是实验观察的归纳，而是一个公理，牛顿首先运用它建立两个脉冲力合成作用在物体上后，物体会因惯性沿着对角线做直线运动.接着他再次与三次，应用惯性定律分别证明《原理》中的第一个命题——物体受向心力作用必满足面积律，及其逆命题.由此可体会牛顿如何诠释与运用惯性定律，并有助于教师在教学上对物理核心概念的把握.     

论向心力概念的发展

向心力是力学中的重要概念,本文通过分析三个不同的历史时期对于向心力的认识,清晰地展示出向心力概念伴随着人们对于运动学和动力学定律的理解,经历了曲折却又不断深入的历程.我们展示了向心力作为一个桥梁概念,强调其在运动学向动力学的发展中起到的重要作用.尤其从离心力到向心力概念的发展是革命性的突破,促进了惯性系下力学三大定律的建立,是牛顿发现万有引力定律的关键一步.     

深入浅出 循循善诱 突破难点

牛顿运动定律是力学乃至整个经典物理的基础．牛顿第三定律表述很简短,但它揭示了物体与周围其它物体相互作用的关系,指出了力的相互性和同时性．要求学生正确地掌握和深刻理解牛顿第三定律,对于正确地进行物体受力分析,进而应用牛顿第一定律和牛顿第二定律解决问题是十分重要的．本人在多年的物理教学中体会到,许多高中毕业的学生,对于牛顿第三定律的理解存在着许多模糊甚至错误的认识．笔者认识到,牛顿第三定律虽不是教学的重点,却是教学的难点．只有帮助学生突破难点,澄清那些模糊甚至错误的认识,才能使学生对该定律有准确而深刻的理解,为全面理解和掌握牛顿运动定律,     

牛顿第二定律在引力场中失效

牛顿第二定律只阐明物体的加速度ａ、质量ｍ和所受合外力Ｆ三者间的关系 .对于质量相同的物体 ,加速度跟受到的合外力成正比 ;相同的合外力作用于质量不等的物体 ,其加速度跟质量成反比 .在国际单位制中 ,该定律的数学表达式为 :Ｆ =ｍａ…………………… (1 )此定律适用于惯性参照系 ,式中的ｍ叫物体的惯性质量 .至于物体所受的力跟它的质量是否有关 ?却未涉及 .理论和实践都证明 ,物体除了受孤立的万有引力或重力之外的不平衡外力作用时 ,牛顿第二定律都适用(在经典力学范围内 ) ,并且这种合外力跟物体的质量无关 .然而在孤立的引力场或重…     

利用机械能守恒求解非惯性系单摆的振动周期

由于不同的非惯性系具有不同的加速度,导致单摆在不同的非惯性系中具有不同的振动周期,所以有必要掌握非惯性系下单摆振动周期的计算.基本的计算方法是利用非惯性系动力学方程,结合受力分析求解,但这种方法既要考虑惯性力,又需要进行力的分解,比较麻烦.本文通过引入惯性力势能,给出非惯性系机械能守恒定律,并利用机械能守恒定律对处于特定非惯性系中的单摆周期进行分析计算,得出非惯性系中单摆的振动周期不仅与单摆自身属性有关,而且与非惯性系的运动加速度或角速度有关的结论.     

空碗变鱼

单摆的周期公式T=2π√l/g适用于惯性系，即单摆的悬点相对地面处于静止状态或匀速运动状态，而不适用于非惯性系，当单摆的悬点有加速度时怎样求周期呢?下面介绍用“惯性力”求其周期。     

惯性定律不存在循环论证问题--从爱因斯坦对惯性定律和惯性系的分析谈起

惯性原理本身并不存在循环论证问题,所谓的循环论证来自利用惯性定律去寻找和确定惯性系,实际应用的“惯性系”本质上都是非惯性系,寻找和确定严格惯性系不是必要的．     

准确理解"惯性定律"的涵义

分析惯性定律的来龙去脉，讨论定律的公共假设性，并阐述其重要依据（伽利略乘船实验）的合理性．     

对惯性质量与引力质量相等的讨论

许多教科书上都谈到了表现物体的惯性的质量称为惯性质量，而决定两物体间引力的质量称为引力质量．然而读者不容易懂的地方在于为什么会出现两种质量．万有引力定律不是清清楚楚地写着：“两物体问的引力和质量成正比”么？这里已经说了引力和质量成正比，为什么又要讨论这个质量与牛顿第二定律里的质量的差别呢？问题再提尖锐一点：为什么没有人讨论库仑定律中的电量q和电容器公式中的电量q的区别呢？这个问题提得不是没有一点道理的．     

非惯性系机械能守恒定律

从非惯性系动力学方程出发，可导出对非惯性系的动能定理，在此基础上，引进惯性力势能Ｕｈ及对非惯性系的机械能 Ｅ’＝Ｕ’＋Ｕｈ＋Ｔ’，又可导出质点对非贯性系的机械能守恒律．此守恒律用来求解某些相对运动问题极为简便．     

“浴盆涡旋”现象的一种解释

 “浴盆涡旋”、台风的气旋等自然现象,在转动的地面非惯性系中看来是由科里奥利惯性力引起的.本文用普通物理的方法,先在地面惯性系中应用角动量守恒定律和流体连续性方程     

力学教学中容易忽视的一个问题

在力学教学中,老师都会强调牛顿力学适用的范围是惯性参考系,而力学相对性原理也指出:对不同的惯性参考系,一切力学定律都具有完全相同的表达形式,也就是说在所有惯性系中,牛顿力学定律都是等价的,由于总是强调牛顿定律适用于惯性参考系,这样容易给学生一个误解就是只要任意选择一个惯性参考系都能来求解力学问题,实际上在任意的惯性参考系中力学定律是具有完全相同的表达形式,有些力学量是与惯性参考系的选取无关,而有些力学量是与惯性参考系的选取有关的,因此在求解实际问题时就要先知道哪些物理量与惯性参考系的选择无关,这样的物理量在求解时就可改变参考系,选择一个容易求的惯性系来求解;而与惯性参考系选取有关的物理量,在实际问题中求解时先要弄清楚到底要求的是相对哪个惯性参考系的,在求解过程中不能随意更换参考系,这是一个容易被忽视的问题,如果这一点不讲清楚学生在解题时就会很盲目.     

对《例谈阿基米德定律的适用条件》一文的补充

<物理通报>2002年第7期沈大春老师一文<例谈阿基米德定律的适用条件>对浮力问题分析得很好,指出了许多同学在例题中错选B项的原因是未注意到阿基米德定律只适用于惯性参照系,对于加速运动的升降机这类非惯性参照系就不能简单套用了.不过,文末没给出正确答案,对学生自学、教师参考来说,似乎有点遗憾.这里我提出来与大家共同讨论.     

不同惯性系中的力学规律

由力学相对性原理可知，在不同惯性系中，一切力学规律（如牛顿运动定律、动量定理、动量守恒定律、角动量定理等）的形式都相同．但在一个惯性系中机械能（或角动量）守恒，在另一惯性系中观察机械能（或角动量）却不一定守恒．