相对于不同的参考系,经典力学定律的形式是 完全一样的吗? 牛顿力学的回答: 对于任何惯性参照系,牛顿力学的规律都具有 相同的形式.这就是经典力学的相对性原理
对于任何惯性参照系 , 牛顿力学的规律都具有 相同的形式 . 这就是经典力学的相对性原理 . 相对于不同的参考系 , 经典力学定律的形式是 完全一样的吗 ？ 牛顿力学的回答:
牛顿的绝对时空观 经典力学的绝对时空观 相对于不同的参考系,长度和时间的测量结果 是一样的吗? 绝对时空概念:时间和空间的量度和参考系无 关,长度和时间的测量是绝对的 牛顿的绝对时空观<→牛顿力学的相对性原理
相对于不同的参考系 , 长度和时间的测量结果 是一样的吗? 绝对时空概念：时间和空间的量度和参考系无 关 , 长度和时间的测量是绝对的. 牛顿的绝对时空观 牛顿力学的相对性原理 经典力学的绝对时空观 牛顿的绝对时空观
伽利略变换 S 当t=t"=0时 P(x, y, z) x,y2,z") O与O'重合 ut 位置坐标变换公式 x=x-vt z=2 t= t
伽利略变换 当 t t' 0 时 o 与 o'重合 x' x vt y' y z' z t' t 位置坐标变换公式 xx' y y' v o o' z z' s s' * ( ', ', ') ( , , ) x y z P x y z x vt x' z z' y y
伽利略速度变换公式 S S =-0 y (',, 2) ut X 加速度变换公式 F=ma <> F=ma 在两相互作匀速直线运动的惯性 a=a-系中,牛顿运动定律具有相同的形式
z z a' a y y a' a a x ax ' 加速度变换公式 a a ' F ma F ma' v x x u' u y y u' u u z uz ' 伽利略速度变换公式 在两相互作匀速直线运动的惯性 系中，牛顿运动定律具有相同的形式. x x' y y' v o o' z z' s s' * ( ' , ' , ') ( , , ) x y z P x y z x vt x' z z' y y
注意 牛顿力学的相对性原理,在宏观、 低速的范围内,是与实验结果相一致 的 牛顿的绝对时空观<→牛顿力学的相对性原理
牛顿的绝对时空观 牛顿力学的相对性原理 注 意 牛顿力学的相对性原理，在宏观、 低速的范围内，是与实验结果相一致 的
只要运动是匀速的,你就无法从其中任何一个现象来确定 船是在运动还是停着不动 ★你跳向船尾也不会比跳向船头来得远,虽然你跳在空中时, 脚下的船底板向着你跳的反方向移动 ★你把不论什么东西 扔给你的同伴时,如果 伽利略实验 你的同伴在船头而你在 水珠下滴 船尾,你所用的力并不 人跳在空中 比你们两个站在相反位 向上抛小球 置时所用的力更大 ★水滴将象先前一稍y 滴进下面的罐子,一滴 t∩ 也不会滴向船尾,虽然 0o。 水滴在空中时,船已行 人人人人CCA 驶了相当距离
★ 你跳向船尾也不会比跳向船头来得远, 虽然你跳在空中时, 脚下的船底板向着你跳的反方向移动. ★ 你把不论什么东西 扔给你的同伴时, 如果 你的同伴在船头而你在 船尾, 你所用的力并不 比你们两个站在相反位 置时所用的力更大． ★ 水滴将象先前一样, 滴进下面的罐子, 一滴 也不会滴向船尾, 虽然 水滴在空中时, 船已行 驶了相当距离. 只要运动是匀速的，你就无法从其中任何一个现象来确定 船是在运动还是停着不动． 伽利略实验
非惯性系惯性力 非惯性系 noninertial system 惯性定律不成立的参考系(相对于惯性系作加速运动)。 惯性力 inertial force 在非惯性系中,牛顿运动定律不适用,但是也可以假想, 在非惯性系中,除了物体相互作用所引起的力以外,还有一种 由于非惯性系而引起的力——惯性力,这样就能在形式上运用 牛顿运动定律了。惯性力没有真正施力者,所以也就没有反作 用力。 三、平动参考系 flat movement C=0 ∫惯=-ma。 e 人
• 一、非惯性系 noninertial system • 惯性定律不成立的参考系（相对于惯性系作加速运动）。 • 二、惯性力 inertial force • 在非惯性系中，牛顿运动定律不适用，但是也可以假想， 在非惯性系中，除了物体相互作用所引起的力以外，还有一种 由于非惯性系而引起的力——惯性力，这样就能在形式上运用 牛顿运动定律了。 惯性力没有真正施力者，所以也就没有反作 用力。 非惯性系 惯性力 三、平动参考系 flat movement
四、匀速圆周运动参考系 uniform circular motion reference system 物体相对于转动参考系静止,设质 量为m的物体与水平圆盘都以角速度 o绕过盘心的竖直轴转动。 静止于转动参考系的物体,受到一个 沿径向向外的惯性力,也称作惯性离 心力,用f表示 ∵E2+f=0 f=-F 72 其中Fn为惯性系中的观察者观察到的小球所受到的向心力。 为向心加速度 惯性离心力与成正比:f=man=m02r
四、 匀速圆周运动参考系 uniform circular motion reference system 物体相对于转动参考系静止,设质 量为 m 的物体与水平圆盘都以角速度 ω绕过盘心的竖直轴转动。 静止于转动参考系的物体，受到一个 沿径向向外的惯性力，也称作惯性离 心力，用 f 表示 f ma m r n 2 a r n 2 其中Fn 为惯性系中的观察者观察到的小球所受到的向心力。 惯性离心力 f 与 r 成正比： 为向心加速度
五、科里奥利力 Coriolis' force 当质点相对于转动的非惯性系运动时,质点受到一种附 加的力,其表达式为: e=2m×d f称为科里奥利力。式中m为质点的质量,v为质点相对 于非惯性系的速度,o为非惯性系转动的角速度。 科里奥利力和惯性离心力一样,是由于将牛顿第二定律 引用于非惯性系而引入的修正项,无施力者,但在非惯性参 考系中,这一力也可以感受到,观察到。 在地球上,运动物体会由于地球的自转而受到科里奥利 力的作用,如落体偏东;气体受到科里奥利力影响形成环流。 而傅科摆,(1851年,巴黎伟人祠,28kg,70m长,T=17s,摆 平面每小时改变11,32小时转一圈。)则是地球作为非惯性 系的一个生动的证明
f 称为科里奥利力。式中m为质点的质量，v为质点相对 于非惯性系的速 度，为非惯性系转动的角速度。 科里奥利力和惯性离心力一样，是由于将牛顿第 二定律 引用于非惯性系而引入的修正项，无施力者，但在非惯性参 考系中，这一力也可以感受到，观察到。 在地球上，运动物体会由于地球的自转而受到科里奥利 力的作用，如落体偏东; 气体受到科里奥利力 影响形成环流。 而傅科摆，（1851年，巴黎伟人祠，28kg, 70m长，T=17s,摆 平面每小时改变110 , 32小时转一圈。）则是地球作为非惯性 系的一个生动的证明。 五、科里奥利力 Coriolis' force 当质点相对于转动的非惯性系运动时，质点受到一种附 加的力，其表达式为: