2021-2022学年高二物理竞赛课件：非惯性系中的惯性力

1、非惯性系中的惯性力0地面参考系：(小球静止) 车厢参考系：（小球加速度为 ） 一、 问题的提出 非惯性系中的惯性力 非惯性系中牛顿第二定律不成立； 但有些实际问题只能在非惯性系中解决， 怎么能方便地仍用牛顿第二定律（形式上）？ 在分析受力时加一项“假想”的力（惯性力）二、平动的非惯性系中的 (平移)惯性力地面火车设：地面参考系为惯性系 火车参考系相对地面参考系以加速度 平动 质点在火车参考系中运动的加速度为在地面参考系中可使用牛顿第二定律（1）在火车参考系中形式上使用牛顿第二定律（2）变形则非惯性系中 “合力” = 相互作用力之和 +惯性力牛顿第二定律形式上成立。叫做惯性力(平动的非惯性系中)

2、引入惯性力是参考系加速运动的反映，本质上是物体惯性的体现。它不是物体间的相互作用，没有反作用力，但有真实的效果。例 如图 m与M保持接触 各接触面处处光滑求：m下滑过程中，相对M的加速度 amM解：以地面为参考系 M相对地面加速运动, 加速度设为 画隔离体受力图m 的受力图M的受力图对M列方程对m 列方程结果为：匀速转动参考系 惯性离心力 科里奥利力地面观测： 转动非惯性系中质点受到惯性离心力作用：转动圆盘中观测：F惯离 = m2 r 物体受力T却静止,所以有惯性力1. 惯性离心力 研究：匀角速转动参考系中静止物体所受的惯性力科里奥利力 相对转动参考系运动的物体， 除受到惯性离心力外， 还受到

3、另外一个力，称科里奥利力,。 表达式为：1、科里奥利力的特征:1）与相对速度成正比 只有在转动参考系中运动时才出现。2）与转动角速度一次方成正比 当角速度较小时，它比惯性离心力更重要。3）科氏力方向垂直于相对速度 该力不会改变相对速度的大小。讨论科氏力：北半球的河流水流的右侧被冲刷较重落体向东偏斜傅科摆摆动平面偏转证明地球的自转北半球的科氏力赤道附近的信风 (北半球东北， 南半球东南)科氏力在地球上的表现惯性力： 则有：在非惯性系中，只要在受力分析时加上惯性力后，就可形式上使用牛顿定律。在转动的非惯性系中，质点运动的一般表示式：例 设电梯中有一质量可以忽略的滑轮，在滑轮两侧用轻绳悬挂着质量分别

4、为m1和m2的重物A和B。已知m1m2，当电梯（1）匀速上升；（2）匀加速上升时，求绳中的张力和物体A相对于电梯的加速度ar。解 （1）取地面为参考系,如图a 所示, 分别画出隔离物体A与B的示力图如图b 。ABm1m2ararxyO(a)Am1a1Tm1ga2Tm2gm2(b)B 当电梯匀速上升时，物体对电梯的加速度等于它们对地面的加速度。选取y轴的正方向向上，则B以ar向上运动，而A以ar向下运动。因绳子的质量可忽略，所以轮子两侧绳的向上拉力相等。由牛顿第二定律得（1）（2）由上列两式解得（3）把ar代入式 (1)，得（4）由此解得（5）（6）（7）（8） （2）当电梯以加速度 上升时，A相对于地面的加速度为a1=aar,B相对于地面的加速度为a2=a+ar, 因此 由此可以看出，当a=g时，ar与T都等于0，亦即滑轮、质点都成为自由落体，两个物体之间没有相对加速度。（9）（10） 显然，如果a=0，上两式就归结为式（3）与式（4）。如果在式（7）与式（8）中用a代替a，可得电梯以加速度a下降时的结果小 结1、用牛顿运动定律解题的基本要诀2、注意牛顿定律只