"惯性系"考

针对牛顿力学框架的两大疑难，结合朗格惯性系的定义，详细考察了惯性系，解决了牛顿定律适用的条件和参考系。     

落体偏离铅垂线位移的惯性系计算

一、引言 因地球自转的影响,落体相对于地面观察者产生偏离铅垂线的位移和表现重力加速度的减小。理论力学中关于地球自转对落体的影响一般都从非惯性系角度出发进行分析,至于共惯性系计算并未提及。其实,对同一运动现象从惯性系与非惯性系两种不同的角度出发都给予分析有助于对其运动实质的了解。本文对落体偏离铅垂线位移进行了惯性系计算,并对有些力学教材中关于落体偏东位移的惯性系定性解释提出了一些看法。 二、落体偏离铅垂线位 移的惯性系计算 1.惯性系落体方程 略去地球公转影响,取如附图所示的球坐标(o’,r,4,0)为惯性参考系。设…     

非惯性参照系中机械能转换和守恒定律及功能原理的沿用

在物理学中如何选择适当的参照系是一个重要的问题,在力学中通常选用惯性参照系,但有时也选用非惯性参照系.如果我们要在非惯性参照系里沿用牛顿定律解力学问题,必须附加一个虚拟的力──惯性力,当力学里选用非惯性参照系解题时,也只是限于沿用牛顿定律,而机械能转换和守恒定律及功能原理一般不沿用,在非惯性参照系里机械能转换和守恒定律及功能原理能否沿用?在解力学问题时能否带来方便?本文从一个实际的力学问题出发来讨论这个问题. 如图1所示,质量分别为m1及m2的两个自由质点(自由质点的意思是指不受重力影响),在万有引力的吸引下,从静止…     

a绝对=a相对＋a牵连在动力学中的运用

凡惯性定律成立的参照系，叫做惯性系；惯性定律不成立的参照系，叫做非惯性系．牛顿第一定律和第二定律在非惯性系中是不适用的．因此，在研究动力学问题时通常应选择惯性系做为参照系．为了在非惯性系中仍能应用牛顿运动定律，往往需引入惯性力的概念．但如果不是使用惯性力的概念，而是同时考虑非惯性系的变速运动以及质点相对非惯性系的相对运动，则在惯性系中使用牛顿运动定律依然方便．     

谈“相对论”教学中遇到的几个问题的处理

根据狭义相对性原理,惯性系是完全等价的,在同一个惯性系中,存在统一的时间,称为同时性,而相对论证明,在不同的惯性系中,却没有统一的同时性,也就是两个事件(时空点)在一个惯性系内同时,在另一个惯性系内就可能不同时,这就是同时的相对性,在惯性系中,同一物理过程的时间进程是完全相同的,如果用同一物理过程来度量时间,就可在整个惯性系中得到统一的时间.非惯性系中,时空是不均匀的,也就是说,在同一非惯性系中,没有统一的时间,因此不能建立统一的同时性.由此从下面几个问题来说明,值得一起商榷. 一.对于人教版3-4课本P109图15.2-3如何解释?     

探索惯性系

针对牛顿力学框架的两大疑难,结合朗格惯性系的定义,从理论上分析了星球参考系与质心参考系,并指出了在什么条件下它们可以充当惯性系.     

物体惯性演示实验的改进

初中物理上册第54节关于惯性的演示实验,按课本所指示是“把一个木块直立在小车上,让小车沿着斜面向下运动(图88),当小车遇到障碍物突然停止的时候,车上的木块就向前倒下(图89)”。这个实验还不能彻底说明物体的惯性。因为学生认为,小车沿着斜面向下运动时,直立在小车上的木块已经向前倾斜,当小车遇到障碍物突然停止时,车上的木块已经向前倾斜,必然会向前倒下。他们怀疑如果小车沿着水平方向或沿着斜面向上运动,当小     

落体偏东在惯性系中的分析

在惯性系中,讨论了落体偏东问题,从落体对地轴的转动角来分析偏东数值,最终得到落体偏东的数值计算式,并说明在实际教学中,采用惯性参考系来解释此现象的直观性.     

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.     

在惯性系中求解落体偏东问题

在惯性系中从机械能守恒出发求解了落体偏东问题并计算了下落过程中质点的引力势能与动能的转化.     

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、动量守恒定理、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。     

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．     

力学相对性原理

本文仅从教学意义上，给出论述力学相对性原 理的一个方案．指出，对牛顿定律而言．应先假设作 用力在两惯性系中有相同的值，再论证定律在不同惯 性系中同形．     

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，     

理论力学自学辅导材料(三)——非惯性系内质点力学

非惯性系内质点力学主要包括三方面内容:一、两坐标系间速度和加速度的变换关系.它起着桥梁的作用,有了它就能从已知的质点相对于惯性系的运动规律推导出质点相对于非惯性系的运动规律.其中不需要附加任何新的假设.另一方面它是质点运动学理论的一部分,为分析研究比较复杂的质点运动提供了一种很有用的简化方法.二、在非惯性系内质点的动力学方程.它是解决非惯性内质点动力学问题的出发点.三、由地球自转产生的一些重要现象.本文仅就一、二两方面作一些说明.一、两个坐标系间速度和加速度的变换关系 为了掌握这两个变换关系的推导,应搞清以…     

阿基米德原理在非惯性系中同样成立

阿基米德原理是在惯性系中由实验总结出来的.本文经过理论推导,得出在非惯性系中同样成立.     

乒乓球的“反常”运动

我们知道,由于惯性,物体运动状态发生变化时,看起来好像呈"相反"的运动状态;比如刹车时乘客向前倾倒,车启动时乘客向后倾倒.在教学中还有这样一个惯性"反常"的问题引起了学生的兴趣:在一个密闭、充满水的长方体容器的顶部和底部分别系一个铁球和一个乒乓球,如图1(a)所示.刚开     

惯性系中不宜讲离心力

在一些教科书中讲圆周运动时，讲完向心力就爱讲离心力，似乎不讲离心力知识体系就不完整．比如目前体育院校广泛使用的高等学校教材《运动生物力学》（第二版）216页中就有这样一段话：“向心力的反作用力为离心力，它们是一对作用力和反作用力，两者大小相等，方向相反，但分别作用在两个不同的物体上．”这一说法值得商榷．这里所说的离心力究竟是什么？是向心力的反作用力吗？笔者认为在惯性系中不宜讲离心力．     

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.     

科里奥利力表达式的一种简单推导方法

构造了一种简单的模型, 在圆周运动的基础上通过简单的相对运动分析, 从受力平衡的角度导出了该 情景下的科里奥利力. 该推导过程可以直观地让学生理解惯性系和非惯性系中对物体进行受力分析的不同方式, 以及科氏力为何是一种在非惯性系中才存在的“ 等效力” . 本文所构建的情景和证明方式可以让学生加深对于非惯 性系中存在的物理现象的理解