轉(zhuǎn)換參考系解決物理問題

趙子瑩 王洪娜

摘 要：在高中物理運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)模塊學(xué)習(xí)中，為了能夠使運(yùn)動(dòng)過程分析以及受力分析變得簡(jiǎn)便，需要結(jié)合題目轉(zhuǎn)換參考系。

關(guān)鍵詞：高中物理;轉(zhuǎn)換參考系;簡(jiǎn)化思維方法

在高中物理運(yùn)動(dòng)學(xué)與力學(xué)模塊中，結(jié)合題目情景巧妙地選取參考系，引入慣性力，能夠使運(yùn)動(dòng)過程分析以及受力分析變得簡(jiǎn)便。以下是作者總結(jié)的在學(xué)習(xí)過程中的應(yīng)用心得。

一、 運(yùn)用換系法解題的基本思路

（一） 參考系、非慣性參考系、慣性力的基本概念

參考系：自然界中萬物都處于永恒的運(yùn)動(dòng)當(dāng)中，要描述一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)，首先必須選定某個(gè)其他物體作參考，這種用來參考的物體稱為參考系。例如，在研究地面上的物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，我們通常選擇地面為參考系。而在某些運(yùn)動(dòng)情況的分析過程中可選取其他物體作為參考系。一般情況下，把質(zhì)點(diǎn)相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)稱為絕對(duì)運(yùn)動(dòng);質(zhì)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)參考系的運(yùn)動(dòng)稱為相對(duì)運(yùn)動(dòng);運(yùn)動(dòng)參考系相對(duì)地面的運(yùn)動(dòng)稱為牽連運(yùn)動(dòng)。在參考系中的變換關(guān)系為：絕對(duì)運(yùn)動(dòng)=牽連運(yùn)動(dòng)+相對(duì)運(yùn)動(dòng)（注意：該式為矢量式）?？梢岳迷撌竭M(jìn)行位移、速度和加速度的轉(zhuǎn)換（例：X絕=X牽+X相）。

非慣性參考系、慣性力：

慣性參考系是相對(duì)某慣性參考系（例如高中物理中的地面）做非勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系。在非慣性系中，牛頓運(yùn)動(dòng)定律并不適用，但是為了分析過程的方便，可以假想在這個(gè)非慣性系中，除了相互作用所引起的力之外還受到一種由于非慣性系而引起的力——慣性力，其大小等于分析對(duì)象的質(zhì)量與非慣性系的加速度的乘積，方向與加速度方向相反。

（二） 換系法解題的基本步驟

1. 明確分析對(duì)象，分析題目所求目標(biāo)，判斷是否需要運(yùn)用換系法。

2. 在運(yùn)動(dòng)過程的分析方面，若題目研究的物體是甲相對(duì)于乙運(yùn)動(dòng)的，且乙做非勻速直線運(yùn)動(dòng)，則可以考慮引入慣性力來分析，來簡(jiǎn)化思考過程。

3. 在受力分析方面，在分析非慣性系內(nèi)部物體相互作用力時(shí)，引入慣性力可以精簡(jiǎn)計(jì)算過程。

二、 換系法的幾種常見應(yīng)用

從2019年全國(guó)各地的高考題來看，高考對(duì)于物理概念、物理規(guī)律的考查中越來越深入其本質(zhì)，這也是未來命題的趨勢(shì)。而在學(xué)習(xí)過程中，也應(yīng)該加深對(duì)物理概念內(nèi)涵的理解，強(qiáng)調(diào)物理規(guī)律的深層理解和靈活廣泛的運(yùn)用，淡化對(duì)概念、規(guī)律的簡(jiǎn)單套用。

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