惯性系与非惯性系

惯性坐标系与非惯性坐标系相对于惯性系作加速运动的参考系就是非惯性系。

在非惯性系中,牛顿运动定律不能适用的。

惯性系：相对于地球静止或作匀速直线运动的物体。

非惯性系：相对地面惯性系做加速运动的物体。

平动加速系：相对于惯性系作变速直线运动，但是本身没有转动的物体。

例如：在平直轨道上加速运动的火车。

转动参考系：相对惯性系转动的物体。

例如：转盘在水平面匀速转动。

关于牛顿力学有关惯性系的概念，爱因斯坦有这样的批评：“古典力学想要说明一个物体不受外力，必须证明它是惯性的，想要说明一个物体是惯性的，有必须证明它不受外力。

”从而犯了逻辑循环的错误。

上面讲话的意思是，古典力学要想知道一个物体的受力状态，就要预先知道它的运动状态，而要想知道一个物体的运动状态，就必须预先知道其受力状态，但由于古典力学无法预先确定两者中的任何一个，另一个也就同样无法确定。

不过，这个批评很明显地不符合事实，因为这段话的前半部分虽然还看不出有什么错误，牛顿正是由于行星绕太阳的非惯性运动，才判定各行星受到力的作用的，但后半段则是完全不顾事实的，在谈论这个问题时应以事实为根据。

科学的历史告诉我们，在牛顿力学问世以前，人类早已对太阳系内各大天体的运动状态有了基本了解，并建立了哥白尼系统的宇宙图形。

人们取得如此的成就依靠的并不是力学定律和力学实验，而是长期的天文观测数据。

人们是在对太阳系内各天体的运动状态已有了基本了解后才找到牛顿的力学定律的。

所以“古典力学对天体运动状态的了解要取决于对天体受力状态的了解”这个论断是完全违背事实的。

当然，牛顿力学的建立使人们对天体的运动规律有比较以前更为深刻的理解，但无论如何，天文观测的数据总是第一位的，而不是开普勒三定律和牛顿定律创造了这些数据。

牛顿力学问世后，曾有人利用力学计算的方法预计了海王星的存在，似乎是先知道力学定律，然后才知道星体运动的。

但是不能忘记，这些计算方法所依据的原理是从已知星体运动归路总结出来的，所以总的来说，人们是先知道天体的受力状态的。

惯性力与非惯性系摘要惯性力是非惯性系中的非真实力，本文证明了在非惯性系中将惯性力视为真实力计入后，惯性系下的所有力学规律在非惯性系下都能成立。

当惯性力做功与路径无关时，可以引入惯性力势能，引入惯性力势能并计入系统总机械能后，机械能守恒体系中的条件与结论也仍然成立。

关键字:非惯性系; 惯性力; 惯性力势能ABSTRACTInertia force is unreal power in non-inertia system. It proves in this article that when inertia force is added as real power in non-inertia system, all the mechanical laws which apply in inertia system also do in non-inertial system. When inertia force’s doing work has nothing to do with path, potential energy can be brought in. The conditions and conclusions still apply in the system of conservation of mechanical energy when it adds potential energy to the total mechanical energy.Keywords:Non-inertial; Inertia; Inertial force potential energy1非惯性系与惯性力我们在描绘物体的运动状态时，称选作参照场的物体或物体群，为参照系。

又因为牛顿第一定律又称为惯性定律。

所以凡适用用牛顿定律的参照系都可以称作惯性参照系。

从伽俐若相对性原理中还得到：相对于惯性参照系作匀速直线运动的参照系来说，其力学过程是完全等价的。

惯性系和非惯性系●教学目标一、知识目标1.了解什么是惯性系，什么是非惯性系.2.知道什么是惯性力.二、能力目标培养学生的分析能力.三、德育目标使学生明确任何一种规律都是有一定的适用X围的.●教学重点惯性系和非惯性系、惯性力.●教学难点对惯性力的正确理解.●教学方法讲授法、阅读归纳法.●教学用具投影仪、自制投影片.●课时安排1课时●教学过程［用投影片出示本节课学习目标］1.了解什么是惯性系和非惯性系.2.了解什么是惯性力.●学习目标完成过程一、导入新课［教师］请同学们回忆一下,在直线运动中,怎样去确定物体运动与否呢?［学生］任意选一参考系,看物体相对于参考系的位置是否发生了变化,假设变化那么是运动的；假设没变,那么是静止的.［教师］选择不同的参考系确定出物体的运动情况相同吗?［学生］可能相同,也可能不同.［教师］由此可见,在运动学中选择不同参考系时,物体的运动情况不相同,但仍可以确定其运动,故参考系是可以任意选取的.但在运用牛顿运动定律时,它所需的参考系却不能是任意的.本节我们一起来讨论这一问题.二、新课教学(一)惯性系与非惯性系［教师］用投影片出示题目在一升降机内,放一质量为m的物体,物体随升降机一起运动,试讨论:(1)当升降机对地静止时,物体对地和对升降机的运动及受力情况.(2)当升降机匀速运动时,物体对地和对升降机的运动及受力情况.(3)当升降机变速运动时,物体对地和对升降机的运动及受力情况.［学生活动］阅读题目,并进行讨论.［教师］在第一种情况下,物体对地做何运动?受哪些力的作用?［学生］物体对地是静止的,这时受重力和升降机地面支持力两个力的作用.［教师］受力情况和运动情况符合牛顿运动定律吗?［学生］根据牛顿第一定律知,物体做匀速直线运动或静止时,其所受合力应为零.在此题中,物体所受的重力和支持力是一对平衡力,故其合力为零,满足牛顿运动定律.［教师］物体对升降机做何运动,受力与运动的关系是否满足牛顿运动定律?［学生］此时,物体对升降机静止,重力和支持力平衡,也满足牛顿运动定律.［教师］在第二问中,物体对地做何运动?受哪些力的作用?其运动和力的关系是否满足牛顿运动定律?［学生］此时,物体对地做匀速直线运动,受重力和支持力两个力的作用.由于这两个力仍平衡,故满足牛顿第一定律.［教师］物体对升降机又是做何运动呢?它的受力与运动的关系是否还满足牛顿运动定律呢?［学生］物体对升降机来说是静止的,受力仍和前面一样受重力和支持力两个力的作用,且是一对平衡力,即其合力为零,所以仍满足牛顿第一定律.［教师总结］由上述分析可见:以相对于地面静止或做匀速直线运动的物体作为参考系时,牛顿运动定律是成立的.我们把牛顿运动定律成立的参考系叫惯性参考系,简称惯性系.下面接着讨论第三问所述情况.［教师］在第三问所述情况下物体对地做何运动?受哪些力的作用?［学生］物体相对于地面做变速直线运动,此时物体受重力和支持力的作用,但重力与支持力不再是平衡力.［教师］此时的受力与运动情况的关系满足牛顿运动定律吗?［学生］满足.由于重力与支持力不平衡,故要产生加速度,并且这一加速度就是物体做变速运动时的加速度,即:F+G(=F合)=ma支满足牛顿第二定律.［教师］那么物体对升降机又做何运动呢?［学生］物体随升降机一起运动,所以它的运动状态与升降机相同.故它相对于升降机是静止的.［教师］此时的受力与运动关系还符合牛顿运动定律吗?［学生］不符合.［教师］为什么呢?［学生］以升降机为参考系确定出物体的运动情况是静止的,假设牛顿运动定律成立,那么它所受的合力就应为零,而事实上并不为零.所以,此时牛顿运动定律就不再成立了.［教师总结］从上面讨论可知,牛顿运动定律并不是在任何情况下都成立的.当以相对于地面变速运动的物体作为参考系时,牛顿运动定律便不再成立.我们把牛顿运动定律不成立的参考系叫非惯性参考系,简称非惯性系.练习1.______叫惯性系；______物体可以认为是惯性系.2.______叫非惯性系；______物体是非惯性系.参考答案：1.牛顿运动定律成立的参考系；地面、以及相对于地面静止或匀速运动的2.牛顿运动定律不成立的参考系；相对于地面做变速运动的［教师总结］从上面学习可知:牛顿运动定律在非惯性系中是不成立的,所以我们要养成尽量不以非惯性系为参考系的习惯,以减少在应用牛顿运动定律时出错的机会.但在应用牛顿运动定律时,是否就一定不能以非惯性系作为参考系了呢?下面我们接着来讨论这一问题.(二)惯性力［教师］在前面的第三问中,我们如何修改条件就可使牛顿运动定律成立了呢?［学生］要使牛顿运动定律成立,那么合力就应为零,而实际物体的受力又不为零,所以要想使牛顿运动定律成立,必须增加一假设的力,使物体满足合力为零的条件.［教师］是否加一任意力都行呢?如不是,那么应加一个什么样的力呢?［学生］并不是加一任意力都行.根据题中条件物体此时实际做加速运动,故应满足牛顿第二定律.由牛顿第二定律得:F=F支+G=ma①合而以升降机为参考系时要求物体受力，满足：F=F支+G+F′=0②合结合①②两式可知，要使②式成立，那么：F′=-ma即需增加一大小等于ma、方向和参考系加速度反向的力,这样牛顿运动定律便成立.［教师］这个力是真实存在的吗?［学生］不是真实存在的.［教师］为什么呢?［学生］因为它是人为假设的.［教师］那它和“真实的〞力有何区别呢?［学生］根据“力是物体相互作用〞知:只要有力,那么一定有施力物和受力物,而这个力找不到施力物.［教师总结］从上述分析可知,当我们以非惯性系作为参考系应用牛顿运动定律时,须增加一假设的力F′,且大小等于物体质量与参考系运动加速度的乘积,方向与加速度相反,这样牛顿运动定律才能成立.我们把这一假设的力叫惯性力.［巩固训练］1.在前面例题中,假设升降机以加速度a加速下降时,试以升降机为参考系,求物体对升降机地板的压力.2.如下图,小车的支架上通过细绳悬挂有质量为m的小球,当小车从静止开始以加速度a向右做匀加速运动时,小球将怎样运动?利用本节课内容作出解释.参考答案：1.mg-ma,方向向下.取向下为正.［解］因为以升降机为参考系时,物体静止.所以F合=mg-F N-ma=0即:F N=m(g-a)根据牛顿第三定律知:支持力F N与物体对地板压力为一对相互作用力,所以:F′=-F N=-m(g-a)负号表示与支持力方向相反,即向下.2.以小车作为参考系,小车做变速运动,小车从静止开始以加速度a向右做匀加速运动时(此时设向右为正),小球除了受到真实的力——重力G和绳子的拉力F外,还受到方向向左的惯性力F,因此小球向左偏离,当偏离竖直方向为某一角度θ时,F和G的合力与惯性力大小相等、方向相反,小球相对于车厢静止.［教师总结］当我们引入惯性力后,就可以使一些问题得以解决.例如研究大气和海水流动这类大X围的运动,要考虑地球自转的影响,这时地面参考系不能认为是惯性系,而是非惯性系.由于人们生活在地球上,用地面作参考系比较习惯,故只能引入惯性力去解决这类问题.但我们在高中阶段对这部分内容不作要求,同学们只要简单了解一下就可以了.三、小结本节课我们主要学习了1.牛顿运动定律成立的参考系，叫惯性系.2.牛顿运动定律不成立的参考系，叫非惯性系.3.为了在非惯性系中研究问题的方便，引入了一种形式上假想的力，叫惯性力.它没有施力物体.四、作业1.阅读本节课文，并查找资料，了解广义相对论的知识.2.思考题：“小小竹排江中游，巍巍青山两岸走〞，请同学们分析一下，“小小竹排江中游〞是选择什么作为参考系？这个参考系是惯性参考系还是非惯性参考系？“巍巍青山两岸走〞是选择什么作为参考系？它是惯性系还是非惯性系？参考答案：“小小竹排江中游〞是以河岸景物为参考系，属于惯性系；“巍巍青山两岸走〞是以竹排为参考系，假设竹排匀速运动那么是惯性系.假设竹排变速运动那么是非惯性系.五、板书设计。

力学问题的惯性系和非惯性系解法对比
动力学问题是力学和运动科学中的一个重要问题，它可以分为惯性系和非惯性系解决。

惯性系和非惯性系的解法有着较大的不同，本文将对这两种解法进行对比分析。

惯性系解法注重利用动力学系统的惯性，采用某种“笼统”的方法，进行简化计算, 来研究机构力学系统在某特定条件下的运动规律,它可以给出系统准确的动力学性能，是用来研究机构力学系统在某特定条件下运动行为的一种方法，集中精力研究机构力学系统的运动规律。

而非惯性系解法更加细致的把握到机构的动力学结构特性，强调对机构各部分参数进行深入分析，以便得出更加细致的动力学性能。

相比于惯性系的笼统的计算模型，非惯性系的解法关注的是机构力学系统的详细构型，不仅考虑机构或元件间的联系，还考虑它们之间的相互作用，使计算更加精确。

总而言之，惯性系和非惯性系解法都有着各自的优势，
它们有着本质的不同，是研究动力学问题的重要方法，惯性系的解法更加简便，非惯性系的解法更精确；但是无论哪一种解法，它仅仅是在某一种特定情况下发挥作用，当遇到其他条件时，惯性系和非惯性系又各自给出不同的解决方案，所以，在研究动力学时，我们可以采取结合惯性系和非惯性系解法的办法，体现其优势，从而更好解决动力学问题。

惯性坐标系与非惯性坐标系相对于惯性系作加速运动的参考系就是非惯性系。

在非惯性系中,牛顿运动定律不能适用的。

惯性系：相对于地球静止或作匀速直线运动的物体。

非惯性系：相对地面惯性系做加速运动的物体。

平动加速系：相对于惯性系作变速直线运动，但是本身没有转动的物体。

例如：在平直轨道上加速运动的火车。

转动参考系：相对惯性系转动的物体。

例如：转盘在水平面匀速转动。

关于牛顿力学有关惯性系的概念，爱因斯坦有这样的批评：“古典力学想要说明一个物体不受外力，必须证明它是惯性的，想要说明一个物体是惯性的，有必须证明它不受外力。

”从而犯了逻辑循环的错误。

上面讲话的意思是，古典力学要想知道一个物体的受力状态，就要预先知道它的运动状态，而要想知道一个物体的运动状态，就必须预先知道其受力状态，但由于古典力学无法预先确定两者中的任何一个，另一个也就同样无法确定。

不过，这个批评很明显地不符合事实，因为这段话的前半部分虽然还看不出有什么错误，牛顿正是由于行星绕太阳的非惯性运动，才判定各行星受到力的作用的，但后半段则是完全不顾事实的，在谈论这个问题时应以事实为根据。

科学的历史告诉我们，在牛顿力学问世以前，人类早已对太阳系内各大天体的运动状态有了基本了解，并建立了哥白尼系统的宇宙图形。

人们取得如此的成就依靠的并不是力学定律和力学实验，而是长期的天文观测数据。

人们是在对太阳系内各天体的运动状态已有了基本了解后才找到牛顿的力学定律的。

所以“古典力学对天体运动状态的了解要取决于对天体受力状态的了解”这个论断是完全违背事实的。

当然，牛顿力学的建立使人们对天体的运动规律有比较以前更为深刻的理解，但无论如何，天文观测的数据总是第一位的，而不是开普勒三定律和牛顿定律创造了这些数据。

牛顿力学问世后，曾有人利用力学计算的方法预计了海王星的存在，似乎是先知道力学定律，然后才知道星体运动的。

但是不能忘记，这些计算方法所依据的原理是从已知星体运动归路总结出来的，所以总的来说，人们是先知道天体的受力状态的。

惯性力与非惯性系惯性力和非惯性系是物理学中重要的概念，它们与物体在几何空间中运动的关系密切。

本文将对惯性力和非惯性系展开讨论，分析它们的作用和相互关系。

一、惯性力的概念和作用1.1 惯性力的定义惯性力，顾名思义，是指当物体相对于参考系发生非匀速运动时，在物体上所作用的力。

它是为了保持牛顿第一定律，即“物体仅在有力作用或者无力作用下运动状态才改变”的定律而引入的。

1.2 惯性力的种类惯性力主要有离心力和科里奥利力两种。

1.2.1 离心力当物体在向心力作用下做圆周运动时，由于保持直线运动的惯性，所以物体会产生向圆心的离心力。

这个离心力的方向与向心力相反，大小与物体的质量、角速度以及距离圆心的距离有关。

1.2.2 科里奥利力科里奥利力是指当物体在旋转参考系中运动时，由于受到角速度改变的影响，而出现的一种看似向心力的力。

它的方向垂直于物体的速度方向和旋转轴的方向，大小与物体的质量、角速度以及速度的大小有关。

1.3 惯性力的作用惯性力的作用是使物体在非惯性参考系中具有与惯性参考系完全相同的运动状态。

通过引入惯性力的概念，我们可以在非惯性参考系中应用牛顿定律，从而实现对物体的运动进行准确描述。

二、非惯性参考系的概念与特点2.1 非惯性参考系的定义非惯性参考系是指相对于一个惯性参考系而言，由于参考系本身具有加速度或者旋转，导致牛顿运动定律不再成立的参考系。

2.2 非惯性参考系的特点非惯性参考系的特点主要有以下几个方面：2.2.1 加速度非惯性参考系中，参考系本身具有加速度，因此参考系中的物体会受到额外的惯性力作用。

2.2.2 非惯性力的产生为了确保牛顿定律在非惯性参考系中成立，我们需要引入非惯性力。

这些非惯性力会对物体产生额外的作用，使物体在非惯性参考系中具有与在惯性参考系中相同的运动状态。

2.2.3 非惯性参考系的相对性非惯性参考系的选择是相对的，即对于一个物体来说，不同的参考系可能会给出不同的非惯性力，但最终得到的结果是一致的。

[科普知识]惯性参考系与非惯性参考系我们知道，任何物体的位置及变动，只有相对于事先选定的视为不动的物体而言才有明确的意义。

这种被选定的作为物体运动依据的物体称为“参考物”。

与参考物固连的三维空间称为“参考空间”。

参考空间和与之固连的钟的组合称为“参考系”。

那么什么就是惯性参考系呢？牛顿在《自然哲学的数学原理》一书中，把运动规律总结为三条我们熟知的牛顿运动定律。

那么问题去了，第一定律中所谓不受力促进作用的物体维持恒定或作匀速直线运动，就是相对什么参考系而言的？也就是说，第一定律在什么参考系中设立？显然，第一定律不可能相对任何一个参考系都成立。

比如两列并列同向行进的火车a和b，a相对地面作匀速直线运动，b相对地面作加速直线运动，那么a相对于b就不可能作匀速直线运动。

牛顿自己表述第一定律在“绝对空间”中设立，但瓦解物质的绝对空间就是没意义的，至少就是无法认定的。

而在承认第一定律正确的前提下，我们总能找到这样一个参考系满足第一定律。

从这个意义上来说:尽管第一定律定义了惯性系则，并断言了惯性系则的存有，但实际的惯性系则究竟在哪里？如果我们能找到一个物体c，它不受任何其他物体的作用，那么若存在另一物体d，c相对d静止或作匀速直线运动，那么我们就可以说这个物体c是一个惯性参考系。

显然，物体d也应该是一个远离其他物体的物体。

但全然不受到其他物体促进作用的边缘化物体(群)就是不存有的，也就是说理想惯性系则并不存有。

习惯上把某些星体(群)作为惯性系，但真正孤立的星体(群)是不存在的，所以这种惯性系只是近似的惯性系。

而非惯性系，即为:严格来说，现实中的参考系都是非惯性系。

比如相对加速行驶着的火车，或相对转动着的离心机的运动等等。

但在应用领域牛顿运动定律化解具体内容问题的时候，常视实际情况把地面等做为为惯性系则，以便牛顿三定律能设立。

这种对数在研究某些精度建议不太高的问题时就是合理的。

而且在非惯性系引入适当的“惯性力”之后，牛顿运动定律依然适用。

第三章第八节惯性系和非惯性系教案1. 概述惯性系和非惯性系是物理学中重要的概念，用于描述物体在不同参考系中的运动规律。

本节课我们将学习和理解惯性系和非惯性系的概念，并探讨它们之间的关系和特点。

2.目标•理解惯性系和非惯性系的概念；•掌握惯性系和非惯性系的特点和区别；•了解实际生活中非惯性系的应用。

3.教学内容3.1 惯性系的概念•定义：惯性系是指在该参考系中，物体受力平衡时，将保持静止或作匀速直线运动；•特点：不受力物体保持静止，受力物体作匀速直线运动；•例子：惯性系的例子包括静止的地面、匀速直线运动的火车等。

3.2 非惯性系的定义•定义：非惯性系是指在该参考系中，物体受力平衡时，仍然有加速度；•特点：非惯性系中物体受力平衡时仍有加速度；•例子：非惯性系的例子包括旋转的车厢、加速运动的飞机等。

3.3 惯性系与非惯性系的区别惯性系和非惯性系的主要区别如下： - 惯性系中物体受力平衡时保持静止或作匀速直线运动，而非惯性系中物体受力平衡时仍有加速度； - 非惯性系会出现惯性力，而惯性系不会； - 在非惯性系中，我们需要考虑额外的力来解释物体的加速度，而在惯性系中只需要考虑已知的力。

3.4 惯性系和非惯性系的应用惯性系和非惯性系的概念和特点在实际生活中有许多应用。

以下是一些常见的例子： - 吊舱演示：可以用一个吊舱来模拟非惯性系，观察落体在非惯性系中的曲线运动； - 旋转木马：旋转木马是非惯性系的一个例子，上面的人会感觉有向外的离心力； - 飞行器：在飞行器中，由于速度的改变和转弯等操作，人会感受到非惯性系中的力。

4.教学方法•探究式教学：通过物体运动的观察和实验来引导学生探索惯性系和非惯性系的概念和特点；•互动式讨论：与学生进行互动，让他们讨论和解释惯性系和非惯性系的区别；•实践应用：通过实际生活中的例子，让学生应用惯性系和非惯性系的概念。

5.教学资源•白板和马克笔；•投影仪和计算机；•吊舱模型；•旋转木马模型。

惯性系和非惯性系教学教学教材分析（1）教材首先引入了《关于两种世界体系的对话》中一段在船舱里观察到现象的描述，并通过对它的分析和实例对比引入了惯性参考系和非惯性参考系的概念．指出了常用到的惯性参考系．（2）通过对实例的进一步分析，引入了在非惯性参考系中存在的惯性力及其规律，并在升降机实例中简单应用．教师教学教学教学示例：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做直线运动时，从地面上观察，小球如何运动？从小车上观察，小球如何运动？分析：从地面上观察，小球相对于地面保持静止．从小车上观察，小球将逆着小车的运动方向运动，最后从桌子上掉下来．因为小球在水平方向上不受外力作用，所以小球相对于小车的运动不符合牛顿第一定律．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，当小车恒定加速度做直线运动时，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？分析：从地面上观察，小球将做与小车同向的加速运动．小车上观察，小球将相对于小车静止．弹簧处于伸长状态．因为小球在水平方向上受弹力作用，所以小球相对于小车的静止不符合牛顿第二定律．2、分析问题：提出想法：当实验和理论发生矛盾时，可能是实验现象观察有误；可能是理论错误或理论存在一定的适用条件．分析问题：实验现象观察正确．理论在很多的实际应用中被证明是正确的．因而可能是理论存在一定的适用条件．矛盾的症结出在：相对于谁来观察现象，即参考系是谁．阅读书P65伽利略在《关于两种世界体系的对话》中的一段话．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，太阳可认为是惯性系．（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，是非惯性系．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．2、注意：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．3、例题：见典型例题．探究活动 1、组织部分学生继续深入研究该课题．2、开有关相对论的科普讲座，引发学生研究兴趣．。

电 磁 诠 释78 惯性系与非惯性系一、经典理论中惯性系与非惯性系的概念 经典理论认为凡是牛顿运动定律适用的参照系为惯性系，牛顿运动定律不成立的参照系为非惯性系。

所有相对于惯性系做匀速直线运动的参照系都是惯性系，相对于惯性系做非匀速直线运动的参照系就不是惯性系。

在一般精度范围内，地球或静止在地面上的任一物体都可以近似看作惯性系。

同样，在地面上做匀速直线运动的物体也可以近似地看作惯性系，但在地面上做变速运动的物体就不能看作惯性系。

可以看出，经典理论是把匀速直线运动的参照系作为惯性系，非匀速直线运动的参照系作为非惯性系。

二、匀速直线运动和非匀速直线运动的统一 通过以前的论述，我们知道不管是匀速直线运动，还是非匀速直线运动，都存在实际加速度0αA 或αA 。

并且实际加速度的量值不随参照系的改变而改变。

这样，我们就可以用实际加速度把匀速直线运动和非匀速直线运动统一起来。

下面我们用实际加速度曲线说明之。

惯性系与非惯性系79图1 实际加速度曲线（惯性系曲线）物体m 在极地作匀速直线运动，其实际加速度0tan 00ααα⋅=g A0200tan )(α⋅-=rv g 00220tan )sin (αα⋅-=rc g 取极地g 0=9.8322 m/s 2，极地半径r =6.3568×106m ，光速c =3×108m/s 时，根据上式可画出极地实际加速度0αA 与速度斜角0α的关系曲线，如上图所示。

1. 当0α=0或v 0=0时，表现为相对静止。

2. 当0α=1.5215×105-或v 0=4.5644×103 m/s 时，极 地、匀速直线运动的实际加速度有最大值m ax 0αA =9.9731×电 磁 诠 释80 105- m/s 2。

3. 当0α=2.6353×105-或v 0=7.9058×103m/s 时，形成稳态运动，这时毗邻阻力f B =m 0αA ⋅=0。

惯性系与非惯性系的对应关系式在《关于《广义相对性原理独特视角》公告》中，我们说物体在非惯性系中之所以受到惯性力是因为物体在惯性系中是不受力的。

物体在非惯性系中受到惯性力是对物体在惯性系中不受力的描述。

在《惯性力最新认识2013》中我们说，物体在非惯性系中受到惯性力与物体在惯性系中不受力是对同一物理现象的不同的描述。

由于是对同一现象的不同描述，所以是等价的。

即物体在非惯性系中受到惯性力等于物体在惯性系中不受力，即惯性力等于不受力。

用F表示非惯性系中的惯性力，F0表示惯性系中的不受力，那么F= F0。

F=-ma, F0=0,惯性力F为不为零的量，F0等于零，而F= F0说明惯性系与非惯性系对力的起点的定义是不同的。

公式F= F0的成立是因为这是对同一现象的描述，而量上的不相等，是由于惯性系与非惯性系有各自对F0的定义，即不受力的定义；是由于惯性系与非惯性系对力的起点定义不同造成的。

就是说物体受不受力在惯性系与非惯性系看来可能是不同的，物体受力在力的大小上是不同的，但这里存在着一种对应关系，就是F= F0，在数量上就是零等于非零。

当物体在惯性系中受力为Fg的时候（力用Fg表示），在非惯性系看来这个力就变成F非（力用F非表示）, F非=Fg+F。

F表示惯性力。

由公式F非=Fg+F可知，当物体受力在惯性系看来为零的时候，在非惯性系看来物体是受力的，力的大小或说数值就是惯性力的大小。

由于物体受力在惯性系中描述与在非惯性系中描述是一种对应关系，所以可以用函数表示，所以y=(f)x.如果选择力在惯性系中描述为自变量即x，那么力在非惯性系中描述为因变量，即y。

(f)x=x+ F。

F表示惯性力，可以是恒量，也可以是变量。

当F是变量的时候，x可以是恒量与y是变量相对应。

物体的运动既可以用惯性系描述也可以用非惯性系描述。

物体在惯性系中是静止的，在非惯性系中是运动的。

（惯性系与惯性系之间，物体在惯性系中是静止的，在相对于惯性系匀速直线运动系看来是运动的。