2-2 力学相对性原理 非惯性参考系.ppt

* 11-1 电荷 第11章 静电场 2-2 力学相对性原理 非惯性参考系 第2章 质点运动定律 在 S 参考系中，滑块的运动符合牛顿定律。 在 S?参考系中，滑块的运动不符合牛顿定律。 2.2.1 惯性参考系和非惯性参考系 [S] [S?] 考虑如下两个参考系 S（地面）和 S?（相对于 S 加速运动的车厢）：车厢光滑底面上有一个滑块。 牛顿定律只在特殊的参照系——惯性系中成立！ 牛顿定律不能成立的参照系——非惯性系。 地面参考系 地心参考系 太阳参考系 常用近似惯性系 地球自转加速度 a ~ 0.034 m/s2 太阳绕银河系中心加速度 a ~ 3 ? 10 –10 m/s2 地球公转加速度 a ~ 0.006 m/s2 实际上，没有严格意义上的惯性系存在，惯性系只是参考系的一个理想物理模型。 实际工作中常常根据具体情况选用一些近似惯性系。比如在研究地面上物体的运动时，选用地面参考系就是一个很好的近似。 2.2.2 力学相对性原理 考虑两参考系S、S′， S′相对S 平动，速度为 u 两个相对平动参考系 o r r′ .P R o′ x x′ y′ y [S] [S?] u (x, y, z ) (x?,y?,z? ) 当两参考系相对运动满足： 在牛顿力学中，相互作用力与参考系无关 质量在不同参照系中测量是相同的 S′一定也是惯性系 一切相对于惯性系作匀速直线运动的参照系都是惯性参照系。 设两参考系中的物理量分别为： 若 S 中 成立， 必有S′中 一切惯性系在力学意义上是等价的，平权的！ 力学相对性原理！ 换句话说：牛顿定律在所有惯性系中均成立 且具有相同的形式。 又可表述为：不可能通过惯性系内部进行任何形式的 力学实验来确定该惯性系相对于其它惯性 系的速度。 平动加速参考系中的惯性力 两个平动参考系之间，加速度变换 设 S 为惯性系，S 为非惯性系 若质点 m 在 S 系中满足牛顿第二定律： S 相对于 S 加速度为： 力与参考系无关 则在 S 系中： 牛顿第二定律在非惯性系不成立！ 2.2.3 非惯性系与惯性力 若在非惯性系引入虚拟力（惯性力）： 在非惯性系 S 系中： 牛顿第二定律在非惯性系形式上成立 惯性力不是真正作用在物体上的力！ 牛顿第二定律在非惯性系不成立！ 注意：惯性力不是真正作用在物体上的力！ 惯性力无施力者，也无反作用力。 在惯性系的观测者看来，惯性力是真正的质点惯性的表现！ 箱内光滑平台上的小球在两个参考系中的运动描述。 S 为惯性系，S?为非惯性系 两个参考系相对加速度为 在不同参照系中对同一现象的解释可能很不相同！ [S] [S?] 例 考虑一个用轻绳挂在一匀加速运动车厢车顶上的小球，小球相对于车厢静止。设车厢相对于地面的加速为 ，小球质量 m。 在 S?系中，小球受力如图： 小球静止！ 其平衡位置为： 解： 在 S 系中，小球受力如图： 小球以 加速运动！ （1）在 S 中 惯性离心力 或： T 提供质点的“向心力”，使质点具有“向心加速度” R ? [S] [S?] T * 11-1 电荷 第11章 静电场 2-2 力学相对性原理 非惯性参考系 第2章 质点运动定律