参考系的概念及选取原则
自然界充满了各种运动,如车轮在地面上的运动、行星绕太阳的运动、火车在铁轨上的运动。在质点概念确立以后,该如何描述物体的运动呢?
当然要选择一个“其他物体”来参考了。而这个“其他物体”就是参考物。参考物可以往三对平直方向(上下、左右、前后)延伸构成参考空间。参考空间和时间的组合就构成参考系。选取不同的参考系会有不同的运动情况,比如飞机上落下的炸弹,从飞机上看炸弹在做竖直向下的直线运动,而从地面上看炸弹在做抛物线运动。因此为了使研究问题更加简便,应使参考系选取的更加简单、方便、易处理问题。按照牛顿定律的条件,还可以把参考系分为惯性系和非惯性系 前者牛顿定律成立,后者牛顿定律失效。而爱因斯坦的相对论在黎曼几何的基础上又把惯性系和非惯性系的运动规律统一起来,认为所有参考系的物理规律都是相同的。
参考系的选取原则
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,又称参照物,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。
参考系的四个性质:
1.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。
2.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。
3.统一性:比较不同的运动时,应该选择同一参考系。
4.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。