Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性§2.3惯性系与非惯性系·1·Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性一、惯性系与非惯性系定义惯性参照系：该参照系中的任何物体若不受外力作用或合外力为零时，该物体只作匀速直线运动或保持静止状态，即满足牛顿第一定律。·2·Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性?相对于惯性系作匀速直线运动的参照系皆为惯性系。?牛顿定律只适应于惯性参照系。?常见的惯性参照系：太阳参照系、地心参照系、地面参照系等。z太阳参照系oyx太阳绕银河系ω≈8.0×10-12rad/s。·3·Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性?相对于惯性系作匀速直线运动的参照系皆为惯性系。?牛顿定律只适应于惯性参照系。?常见的惯性参照系：太阳参照系、地心参照系、地面参照系等。z地心参照系a地心?6?10m/so?22y所以地心参照系近似为惯性参照系。·4·xChapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性地面参照系：地面是近似的惯性系，而不是严格的惯性系，因为地球有自转角速度≈7.3×10-5rad/s，由于地球的自转，地球上的物体有法向加速度。FK4参考系FK4参考系是以选定的1535颗恒星的平均静止的位形作为基准的参考系，是比以上参考系都严格的惯性系。·5·Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性二、力学相对性原理设两惯性系的相对速度:?u?常矢量ySuty'S'?uPozx?x??ut???v?v??u??dv?dv??0dtdto'x'xz'xx'对于不同惯性系，牛顿力学的规律都具有相同的形式，在一惯性系内部所作的任何力学实验，都不能确定该惯性系相对于其他惯性系是否在运动。·6·????ma??F?F?ma?Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性三、非惯性系中牛顿定律的有条件应用【定义】：惯性力y???F惯??ma大小：ma??a?F惯??0?ox??方向：与a反向。则：在非惯性系中对物体进行受力分析时，额外引入惯性力，即可直接应用牛顿定律。·7·Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性地面参照系惯性系:T?0，且an?0T?man满足牛顿定律！转台参照系非惯性系:T?0，但a??0引入：F惯??man，则T?F惯?man?man?0?ma?满足牛顿定律！·8·Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性注意：1.惯性力不是客观存在的力，是虚拟力，所以惯性力无反作用力。2.只有在非惯性系中，物体才受到惯性力的作用。???3.在非惯性系中应用牛顿定律?(F?F惯)?ma?时，必?须注意a?是物体相对于非惯性系的加速度，由此求??出的v?、r?也是相对于非惯性系而言的。·9·Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性自然现象中的惯性力????表现重力：G?P引?F惯与纬度值有关。??F惯??P引G????潮汐：F?P引?F惯一日两次涨落·10·Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性例已知θ，m，M，光滑斜面及光滑地面。当物体下滑时，求物体相对于斜面的加速度及其对斜面的正压力。?解设a：斜面相对于地面的加速度；?a?：物体对斜面的加速度。??F惯??may?N?F惯F惯?maN???F惯cos??mgsin??ma??F惯sin??mgcos??0Nx??aN?sin??MaN??No?)??a'mgMgN?(M?m)gsin?a??2?M?msin???Mmgcos??N?(解毕)2M?msin?·11·2'40Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性观看录像………·12·3'42Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性·13·Chapter2.质点动力学§2.3惯性系与非惯性归纳1.牛顿定律只适用于惯性参照系；2.牛顿第二定律在两种坐标系中的形式：直角坐标系：Fx?max;Fy?may;Fz?maz自然坐标系：Fn?man?mv;F??mdv?dt23.牛顿定律应用的三类问题：(1)已知力求运动;(2)已知运动求力;(3)综合类问题。4.惯性系：满足牛顿第一定律的参照系为惯性参照系。5.在非惯性系中应用牛顿定律时必须额外引入惯性力。·14·
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