高考物理非慣性參考系包括以下幾種:
1. 慣性參考系:慣性參考系是最簡單的參考系,也被稱為慣性系。慣性參考系在牛頓的經(jīng)典力學(xué)中是絕對(duì)確定的,它不會(huì)受到任何外界的影響。
2. 非慣性參考系:在非慣性參考系中,物體的運(yùn)動(dòng)受到外力的影響,使得物體具有了加速度。常見的非慣性參考系包括旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤、拋體運(yùn)動(dòng)、地震波、汽車或電梯等。
非慣性參考系在高考物理中常常涉及到,需要特別注意。同時(shí),對(duì)于不同的非慣性參考系,需要理解它們對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響,以及如何通過牛頓運(yùn)動(dòng)定律來分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
題目:一質(zhì)量為 m 的小車在光滑水平面上以速度 v 勻速運(yùn)動(dòng)。一位觀察者站在小車上,他突然向右施加一水平向右的恒定拉力 F,使小車加速向右運(yùn)動(dòng)。試問觀察者相對(duì)于小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何?
解答:
在非慣性參考系中,牛頓運(yùn)動(dòng)定律并不適用,因此需要使用慣性參考系中的規(guī)律來解釋觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
在慣性參考系中,小車以速度 v 勻速運(yùn)動(dòng),因此其動(dòng)量為 mv。突然施加水平向右的恒定拉力 F 后,小車受到一個(gè)向右的合力 F',其大小為 F - mg(其中 g 為重力加速度)。根據(jù)牛頓第二定律,小車將加速向右運(yùn)動(dòng),其加速度為 a = F'/m。
觀察者相對(duì)于小車靜止,因此其動(dòng)量不變。當(dāng)小車加速向右時(shí),觀察者的相對(duì)速度會(huì)增加。為了解釋觀察者的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),我們需要考慮慣性參考系中小車和觀察者的相對(duì)速度。
在非慣性參考系中,小車和觀察者的相對(duì)速度為 v' = v + aΔt(其中 a 為加速度,Δt 為時(shí)間)。由于小車受到向右的合力 F',因此 a > 0,即相對(duì)速度 v' > v。
因此,觀察者相對(duì)于小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是向右加速運(yùn)動(dòng)。
總結(jié):本題考察了非慣性參考系中的牛頓運(yùn)動(dòng)定律和相對(duì)速度的概念,通過分析小車和觀察者的受力情況和相對(duì)速度的變化,可以得出觀察者相對(duì)于小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。