2021-2022学年高二物理竞赛课件：惯性参考系和非惯性参考系.pptx

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1、惯性参考系和非惯性参考系2 惯性参考系和非惯性参考系惯性参考系和非惯性参考系 1.惯性参考系惯性参考系 从运动的描述来说从运动的描述来说，参考系的选择是任意的。参考系的选择是任意的。但应用牛顿定律时但应用牛顿定律时，就只能选取，就只能选取惯性惯性参考参考系系。光滑桌面，车厢光滑桌面，车厢A在地面上以加速度在地面上以加速度a向右运动。向右运动。地上甲看，小球地上甲看，小球m:F=kx=ma，符合牛顿定律。，符合牛顿定律。车内乙看，小球车内乙看，小球m:F=kx(因为弹簧确实已伸长因为弹簧确实已伸长)，但，但a=0。违背牛顿定律。违背牛顿定律。甲甲乙乙aAmk3x:Nsin=ma y:Ncos =

2、mg解得解得 a=g.tg (M+m):F=(M+m)a =(M+m)g.tg 要要m相对相对M静止，静止，F=?mM FNmgxy对对m:4 解解Tm1gm1aom2gTm2m1:m1g-T=m1a1m2：T-m2g=m2 a2 T即为摩擦力即为摩擦力m1m2 例题例题 轻滑轮，柱轻滑轮，柱m2相对绳以恒定的加相对绳以恒定的加速度速度ao下滑，求下滑，求m1、m2相对地面的加速度相对地面的加速度及柱与绳间的摩擦力。及柱与绳间的摩擦力。a柱对地柱对地=a柱对柱对绳绳+a绳绳对地对地即：即：a2=-a0+a1 a1a25a柱对地柱对地=a柱对柱对绳绳+a绳绳对地对地 m1:m1g-T=m1a1m

3、2：T-m2g=m2 a2即：即：a2=-a0+a1 解得解得Tm1gm1aom2gTm2m1m2a1a26 水平方向：水平方向：Fcos-fs=ma=0（匀速）（匀速）竖直方向：竖直方向：Fsin+N-mg=0 ,fs=N L=h/sin=2.92m时时,最省力。最省力。解解 F有极值的必要条件是：有极值的必要条件是：mhLFfkNmg 例题例题木箱与地面：木箱与地面：=0.6，h=1.5m,若人若人匀速前进，绳长匀速前进，绳长L为多长时最省力为多长时最省力?7R h解解 由由 fn=man,f=ma 有有 Nmg法向法向:Nsin =m 2Rsin 竖直竖直:Ncos =mgN=m 2R解

4、得解得 例题例题 半球形碗，半球形碗，R，当碗以角速度，当碗以角速度 转转动时动时,小钢球离碗底有多高小钢球离碗底有多高?8切向：切向：mgsin=ma=m (2)法向：法向：N-mgcos =man=m (1)解解 RoANmg得：得：a=gsin 例题例题 钢球钢球m由静止从由静止从A点沿光滑半圆形点沿光滑半圆形槽下滑。求滑到图示位置槽下滑。求滑到图示位置时钢球对槽的压力时钢球对槽的压力以及钢球的以及钢球的an、a。9得：得：N=3mgcos N-mgcos =m由由RoANmg10 而牛顿定律不成立的参考系称作而牛顿定律不成立的参考系称作非惯性系非惯性系。一个参考系是不是惯性系，只能由实

5、验确定。一个参考系是不是惯性系，只能由实验确定。甲甲乙乙aAmk 这个例子说明这个例子说明：相对地面：相对地面以加速度以加速度a运动的车厢运动的车厢A为参考系为参考系，牛顿定律是不成牛顿定律是不成立的。立的。牛顿定律成立的参考系牛顿定律成立的参考系称作称作惯性惯性参考参考系系。11 惯性系有一个重要性质：惯性系有一个重要性质：一切相对于惯性系作匀一切相对于惯性系作匀速直线运动的参考系也是惯性系。速直线运动的参考系也是惯性系。研究大气层和远程导弹的运动，应取研究大气层和远程导弹的运动，应取地心参考系地心参考系。研究天体的运动，应取研究天体的运动，应取日心参考系日心参考系。研究地球表面附近研究地球

6、表面附近(距离不太远距离不太远)物体物体的运动时，的运动时，地面地面(或固定在地面上的物体或固定在地面上的物体)就是近似程度相当好的就是近似程度相当好的惯性系惯性系。122.加速平动参考系中的惯性力加速平动参考系中的惯性力 设设非非惯惯性性系系S 相相对对惯惯性性系系S以以加加速速度度a作作直直线线运运动动，由相对运动有，由相对运动有 假想假想:-ma=Fi 惯性力惯性力-ma不遵从牛顿第三定律。不遵从牛顿第三定律。惯性力惯性力 则在非惯性系则在非惯性系S 中有：中有：真实合外力真实合外力13 解解 以升降机为参考系以升降机为参考系(非惯性系非惯性系)，物体，物体m受三个力作用：受三个力作用：真实力真实力mg，N；a ma 沿斜面方向，有沿斜面方向，有 m(g+a)sin =ma 解得：解得：a=(g+a)sin 例题例题 升降机相对地面以加速度升降机相对地面以加速度a升，求升，求m相对于升降机的加速度。相对于升降机的加速度。(斜面光滑斜面光滑)惯性力惯性力ma。mgNma