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怎样在非惯性系中运用牛顿第二定律求解物理问题

怎样在非惯性系中运用牛顿第二定律求解物理问题
新课程物理必修1-1在74页给同学们介绍了惯性系和非惯性系。

区分惯性系和非惯性系就在于分清坐标系的加速度是否等于零。

如果某个参考系的加速度为零,则该参考系就是惯性系,在惯性系内,对研究对象而言,牛顿定律成立;如果某个参考系的加速度不为零,则该参考系就是非惯性系,在非惯性系内,对研究对象而言,牛顿定律不成立;而如果我们假设研究对象除了受到其它的力以外,还受到一个惯性力()的作用,则在该非惯性系内,对研究对象就可以用牛顿定律进行求解了。

下面我们举一个例题进行具体分析。

如图1,一个质量为m 的光滑小球,置于升降机内倾角为θ的斜面上。

另一个垂直于斜
面的挡板同小球接触,挡板和斜面对小球的弹力分别为1
N 和2N 。

起初,升降机静止,后来,升降机以a 向上加速运
动。

试求:
升降机静止和以a 加速运动这两种情况下,挡板和斜
面对小球的弹力分别为多少?
解:方法一:在惯性系中运用牛顿第二定律,
我们首先对小球进行受力分析,如图2,得到:
建立平面直角坐标系,如图2,得到:
ma mg N N =-+θθcos sin 21
θθsin cos 21N N =
解,得到:
θsin )(1a g m N +=
θcos )(2a g m N +=
方法二: 从另一种角度来说,本题中如果以电梯为参考
系(非惯性参考系),则小球处于静止状态,其受力情况处于
平衡状态。

小球的受力情况如图3所示,则(其中,*
f 为惯
性力的大小): *21cos sin f mg N N +=+θθ
θθsin cos 21N N =
ma f =*
解,得到:
θsin )(1a g m N +=
θcos )(2a g m N +=
综上所述,我们发现不管是在惯性系中还是在非惯性系中求解物理问题,尽管各种方法的具体的步骤有所区别,但是最后必定要得到相同的结果。

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