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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。参考资料《中学教材解析》《百科全书》

基本概念

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。

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

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。

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。

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。

惯性

人类从经验中发现,总可以找到这样的参考系:其时间是均匀流逝的,空间是均匀和各向同性的;在这样的参考系内,描述运动的方程有着最简单的形式。这样的参考系就是惯性系。所有的惯性参照系都是等效的。人们无法用力学实验来确定他所在的惯性参照系是否在作匀速直线运动。

非惯性

凡是对惯性参照系作加速运动的参照系都是非惯性参考系。

相对速度

参照物的不同,速度是不一样的。以地面为参照物所测量的速度,称为绝对速度;以非地面参照系为参照物(例如空气)所测量的速度,称为相对速度。如甲、乙两列车以相同的速度同向行驶,则甲车相对于乙车的速度和乙车相对于甲车的速度都等于零;若反向行驶,则相对速度都等于二倍车速。
在同一惯性参考系中,假设有某一粒子速度为u1,另一粒子速度为u2。则相对速度为u2-u1。相对速度不随惯性参考系的选取而改变,即在伽利略变换中,相对速度是一个不变的矢量,所以相对速度也有方向,方向为绝对值大的方向。
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- 来自原声例句
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