第6次物理竞赛辅导 非惯性参考系与惯性力

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一、知识概要：

一、惯性系和非惯性系 1、发现问题：

举例1：如图1所示，小车静止，小球静止于小车内光滑的水平桌面上．当小车相对于地面以加速度a做直线运动时，请判断小球的运动的情况？

从地面上观察，小球 ； 从小车上观察，小球 ；

小球在水平方向受到力的作用吗？小球相对小车的的运动符合牛顿第一定律吗？

举例2：如图2所示，用弹簧将小球固定于小车内的光滑水平桌面上，当小车恒定加速度 a做直线运动时，请判断小球的运动的情况？从地面上观察，小球如何运动？从小车上观察，小球如何运动？弹簧处于什么状态？

从地面上观察，小球 ； 从小车上观察，小球 ；

小球在水平方向受到哪几个力的作用？小球相对小车的的运动符合牛顿第二定律吗？ 2、分析问题：

综合以上分析：从地面上观察，小球满足牛顿运动定律；从小车上看，小球不满足牛顿运动定律；盾的症结出在于：相对于谁来观察现象，即参考系是谁．

3、引入惯性系和非惯性系

（1）惯性系：牛顿运动定律成立的参考系．

研究地面上物体运动，地面通常可认为是惯性系，相对于地面作匀速直线运动的参考系也是惯性系．研究行星公转时，太阳可认为是 系．

（2）非惯性系：牛顿运动定律不成立的参考系．

例如：前面例子中提到的小车，它相对于地面存在加速度，是 系． 二、非惯性系和惯性力

解决问题：在直线加速的非惯性系中引入一个力，使物体的受力满足牛顿运动定律，这个力就是惯性力．例如在上述例1中，若设想由一个力

作用在小球上，其方向与小

车相对于地面的加速度 的方向相反，其大小等于 （ 是小车质量），则小球相对于小车的运动与其受力情况相符．同理可以分析例题2，这里不再赘述．

1、惯性力：在做直线加速运动的非惯性系中，质点受到的与非惯性系的加速度 方向相反，且大小等于质点质量 与非惯性系加速度大小 的乘积的力，称为惯性力．

F惯＝－ma

2、注意：惯性力只是一种假想的力，实际不存在，惯性力不是物体间的相互作用力，不存在施力物，也不存在反作用力．而且只有在非惯性系中才有惯性力．惯性力起源于物体惯性，是在非惯性系中物体惯性的体现

二、典型例题分析：

【例1】汽车以匀加速度a0行驶，在车中用悬线挂一小球，当小球稳定时，悬线与竖直方向偏离多大的角度？

【例2】如图，质量为10 Kg的物体A拴在一个被水平拉伸的弹簧一端，弹簧的拉力为5 N

时，物体处于静止状态，若小车以加速度a = 1 m·S－

2向右开始运动后，则：（ ） A、物体A相对于小车仍然静止； B、物体A受到的摩擦力减小； C、物体A受到的摩擦力大小不变； D、物体A受到的弹簧的拉力增大。