参考系的定义

发布时间:2017-02-14 09:40

参照系,又称参照物,物理学名词,指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系。根据牛顿力学定律在参考系中是否成立这一点,可把参考系分为惯性系和非惯性系两类。以下是小编为大家带来的关于参考系的定义,欢迎大家前来阅读!

参考系的定义

参考系的定义:

研究物体的运动时,选来作为参考的另外的物体,叫做参考系。

参考系选取原则:

参考系的选择是任意的,但应以观察方便和使运动的描述尽可能简单为原则,研究地面上物体的运动常选择地面为参考系。

一般题目未注明,参照系就是地面。

参考系四个性质:

标准性:用来做参考系的物体都是 假定不动的,被研究的物体是运动还是静止,都是 相对于参考系而言的。

任意性:参考系的选取具有任意性,但应以观察方便和运动的描述尽可能简单为原则。

统一性:比较不同的运动时,应该选择 同一参考系。

差异性:同一运动选择不同的参考系,观察结果 一般不同。例如,坐在行驶的车中的乘客,以地面为参考系,乘客是运动的,但如果以车为参考系,则乘客是静止的。

参考系重要性:

如果物体相对于参照系的位置在变化,则表明物体相对于该参照系在运动;如果物体相对于参照系的位置不变,则表明物体相对于该参照系是静止的。同一物体相对于不同的参照系, 运动状态可以不同。在 运动学中,参照系的选择可以是任意的。研究和描述物体运动,只有在选定参照系后才能进行。如何选择参照系,必须从具体情况来考虑。例如,一个星际火箭在刚发射时,主要研究它相对于地面的运动,所以把地球选作 参照物。但是,当火箭进入绕太阳运行的轨道时,为研究方便,便将太阳选作参照系。为研究物体在地面上的运动,选地球作参照系最方便,例如,观察坐在飞机里的乘客,若以飞机为参照系来看,乘客是静止的;如以地面为参照系来看,乘客是在运动。因此,选择参照系是研究问题的关键之一。

参考系的研究:

从运动学角度看,参考系可以任意选取。对一个具体的运动学问题,我们一般从方便出发选取参考系以简化物体运动的研究。古代研究天体的运动时,很自然以地球为参考系。托勒密的“ 地心说”用本轮、均轮解释行星的运动。哥白尼用“ 日心说”解释行星的运动时,也要用本轮和均轮。从运动学角度看,“ 地心说”和“ 日心说”都可以同样好地描述行星的运动。但从研究行星运动的动力学原因的角度看,“ 日心说”开通了走向真理的道路。开普勒在“ 地心说”的基础上,把行星的 圆周运动改变为椭圆运动从而扔掉了本轮、均轮的说法,开普勒并在观测的基础上建立了行星运动三定律,作出了重要的贡献。牛顿进一步揭示了 开普勒三定律的奥秘,建立了 万有引力定律、概括出“ 万有引力”概念。我们应该注意,从运动学看所有的参考系都是平权的,选用参考系时只考虑分析解决问题是否简便。从动力学看参考系区分为 惯性参考系和非惯性参考系两类,牛顿定律等 动力学规律只对惯性参考系成立,对不同的非惯性参考系要应用 牛顿定律需引入相应的惯性力修正。

质点的机械运动表现为质点的位置随时间变化。质点的位置是相对于一定的参考系说的,参考系是指选来作为研究物体运动依据的一个三维的、不变形的物体( 刚体)或一组物体为参考体,在参考体上选取不共面的三条 相交线作为 标架,再加上与参考体固连的时钟。即参考系包括参考体、 标架和时钟,习惯上我们把参考体简称为参考系。为了定量地描述物体的运动,我们在参考系上还要建立 坐标系, 直角坐标和 极坐标是最常用的两种坐标形式。

牛顿把作匀速直线运动的参考系叫做 惯性参考系。1905年,爱因斯坦在他的论文中提出,所有的惯性 参考系都是等价的,也就是说,一切物理定律在惯性参考系中都同样适用,具有相同的形式。爱因斯坦的观点是正确的,因为人们不能在任何一个惯性参考系内部(也就是说,不参照这个参考系外部的物体)用任何物理定律去发现这个参考系与静止的参考系有什么差别。正是在这种认识的基础上,爱因斯坦建立了 狭义相对论。

那么,如果我们处在一个非 惯性参考系中,又如何呢?非惯性参考系的运动具有一定的加速度,可是,这种加速度可以被看作是一种重力(又可称为 万有引力)。例如,我们在电梯中,当电梯加速下降或者减速上升时,我们会感到身体有些轻飘飘的,重量似乎减小了。我们在电梯中不看外面的 参照物,并不知道电梯在加速还是减速,只感到重力在变化。

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