Ⅰ 如何选定参考系如何量化地研究物体运动
所谓参考系,就是参照物的意思,以分析地球的运动为例,如果人们不以太阳,月亮或星星为参照物的话,人们无论如何也感觉不到或分析不到地明好球是在转动的,于是地球运动的本质就被表像所隐藏,当人们选定了地球外的其它星球为参照物以后,就可揭开表像看到地球本质的运动了。同样在认识生命世界时,想要认识其本质也应选准参照物才行,否则无论生命科学如何进步也都是枉费心机。更不用说什么实验。想当初人工合成胰岛素时,就有人预言生命之谜将会随之解开,结果是令人失望的。号称人类生命登月的“基因组计划”在测序工作结束后,约有一半基因的功能还不知所以,科学家这才知道要了解基因的功能,彻底的解决这一难题,只有比对个体基因与人类基因的差异就显得相当突出与重要。只有选取参照体进行激改铅相互参照分析,才可得出生命本质真正的解释。其实这就是比对参照系的意思,人类真正认识只有利用伽利略相对性歼带原理求出其隐藏在生命内部本质性的东西,该理论才是绝对的终极理论,它不仅吸取了瞎子摸象的教训,而且还吸取了分析运动要有参照系的优点,可以说这才是最完整、最科学的思维方法。
参考系是参照物与坐标系的总称。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不变的物体设为参考体,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。即参考系包括三维空间一维时间,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,直角坐标和极坐标是最常用的两种坐标形式。参照物是描写运动物体的位置和位置的变化时作为参考依据的物体。观察者通常是“站”在参照物上来研究物体的运动的,或者说他随参照物一起运动的,所有这些一致的现象,其原因在参照物上的运动是参照内一切事物所共有的,或说观察者与参照物之间无相对运动,所以观察者往往把参照物看成是“静止”不动的。现代生命科学需要参照系应该是DNA惯性参照系责无旁代的责任。如果设DNA为惯性参照系,则任何对于DNA作等速直线运动的参照系都是惯性参照系;例如细菌、原核生物、真核生物(DNA、蛋白质)、原癌基因、分子遗传学等、而对于DNA作加速运动的参照系则是非惯性参照系。例如;噬菌体、真核生物、表观遗传(DNA甲基化、蛋白质乙酰化)、表观疾病、癌基因、病毒、表观遗传学等,所有的惯性参照系都是等效的。
Ⅱ 参照物的举例
怎样解释法国飞行员在空中能顺手抓住一颗飞行的子弹?
解析:本题研究对象是子弹,射出的子弹在空中飞行时,由于受到阻(zu)力影响,速度将逐渐减小,当子弹到达飞行员和他驾驶的飞机(驾驶舱不封闭)旁边时,如果子弹正好与飞机同向,且飞行的速度相同(或差不多),选飞机为参照物,因子弹与飞机之间没有位置变化,所以子弹相对于飞机来说就是静止的,飞行员顺手把它抓住自然就不会受到伤害。 参照物是可以任意选择的。对于同一个物体,选用的参照物不同,其运动情况的描述也就不一样。如果参缓胡照物选择得当,将有利于问题的解答,简化解题过程。
在一条行驶得十分平稳的船的甲板上,头尾分别立有两个靶子。有两名射手,一个在船头,一个在船尾,用同样的枪支同时陆凯向对面靶子射击,问谁的子弹先打中靶子?(设子弹飞行速度相同)
解析:此题应分三种情况讨论。第一种,船做匀速直线运动,这种情况下,因为射手在同一参照系中(船),所以同时射中。第二种,船做直线加速运动,则船头射手的子弹先击中靶子。第三种,船做直线减速运动,则船后的射手先击中靶子。 一队士兵以V1=2m/s的速度匀速前进,队伍长1200m,
骑兵通讯员以V2=10m/s的速度从队尾奔向队首传达命令,到达队首后又立即掉头以原速返回。求通讯员往返一次用了多少时间?(掉头时间不计)
解析:本题若选地面为参照物。
通讯员往前走的时间为t1,他到达队伍首走过了距离V2*t1.
此时队伍首已经走了V1*t1. 返回的时候,通讯员使用的时间为t2,他达到队尾的走过的距离为V2*t2,此时队尾已经离开初始位置的距离为V1*t. 见图示
可得方程组:
V2*t2=1200+V1t1
V2*t2=V2*t1-V1*t
t=t1+t2
联解上述方程组,即可求出通讯员使用的全部时间t.
上面的解法由于参照物选得不大合适,使解题过程十分繁杂。
本题若选行进着的队伍为参照物,则很容易知道:通讯员与队伍同向前进时,他相对于队伍的速度=(10-2)m/s;反向行进时,相对于队伍的速度为(10+2)m/s。易得需要时间为250s。 一人在甲火车中,以甲火车为参照物看到乙,丙火车向相反的方向运动,那么以地面为参照物,下面关于三个火车的运动,下列说法不可能的是( )。
A.甲乙火车同向行驶,丙火车反向行驶.
B.甲乙丙火车都同向行驶
C.甲乙火车反向行驶,丙火车静止
D.甲乙火车同向行驶,丙火车静止请说明理由。
解析:A如果成立的话,那么甲的速度>乙的速度,丙的速度没有要求B如果成立的话,那么甲的速度>乙的速度,且甲的速度>丙的速度C如果成立的话,对于甲乙丙火车的速度没有要求D如果成立的话,那么甲的速度>乙的速度,丙的速度没有要求所以应该ABCD都有可能,只要甲的速度>乙的速度,A成立只要甲的速度>乙的速度,且甲的速度>丙的速度,B成立不管甲乙丙速度如何,C一定成立只要甲的速度>乙的速度,扰悉拦D成立。 古诗“两岸青山相对出,孤帆一片日边来。”其中先后的参照物为 船和岸(或者青山)
分析:青山相对出,作者是说青山走出来了,从物理的角度来说,青山是运动的,但经验告诉我们青山是不运动的,因为它与地面之间的位置没有变化;而这个时候作者感觉到的是青山在运动,是因为青山与船的位置发生了变化,研究对像是青山,所以青山相对船是运动的,即船为参照物。
孤帆的运动则是日常生活中最简单的现象,即相对地面位置发生了变化,所以它的参照物是地面上不动的物体,即岸或者青山都行。 下列不是机械运动的是( )
A彗星的运动
B下落的雨点的运动
C爱国运动
D嫦娥一号的绕月飞行
答案 C 地球同步卫星相对与地球它是静止的,在地球上的人看来,地球同步卫星就是挂在头上的一个“星星”位置没有改变。所以是静止的运动
Ⅲ 我还想研究生活中的什么现象作业
站在太阳底下会出现影子(光沿直线传播)
2.物体在空中会下落(万有引力)
3.在车上,如果车突然停下,人会向前倒(人具有惯性
4.筷子插水里会看到像是被折断了一样
5.做有的饭时既放糖又放醋,味道会更好
6.用酵母来发酵面,蒸馒头
7.湿的衣服会干,是自然科学中水的蒸发现象.
8.烧水水会开,是水的沸腾现象.
9.冬天水会结冰,是水的凝固现象.
10.煤炭或者天然气燃烧,是可燃物的在空气中的燃烧现象.
11.镜子可以反射光(也可以是湖面可以看到倒影),是光的反射现象.
12.水中的物体位置看起来与其实际位置有偏差,是光的折射现象
Ⅳ 参考系的问题
分条回答你:
1.建议你参考广义相对论中关于绝对空间的说法,也就是说物质的运动在相对于绝对空间没有加速度的情况下可以被选作参考系,如果物质存在加速度,依然可以被选作参考派型系,不过此时在计算中要引入质量引力补偿来抵消加速度对计算的影响。
2.物体本身是没有意识的,它的运动当然不需要参考系,是人们为了计算尘差猜方便才引入参考系的概念,好比自然界中本身不存在阿拉伯数字,使人们为了方便,才会用阿拉伯数字来计算苹果香蕉。
3.具体参庆吵见问题一的回答
Ⅳ 参照系的研究
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、均轮解释行星的举衡运动。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,选用参考系时正激做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,直角坐标和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。
按牛顿的观点,绝对运动是相对于绝对静止参考系而言的。这就是说,自然界中存在一绝对静止的空间,即绝对空间。根据近代的观点,绝对空间并无客观意义。19世纪的物理学家为了解释J.C.麦克斯韦的电磁理论与牛顿力学中相对性原理的矛盾,曾假设空间充满一种没有质量且不流动的弹性介质“以太”(ether),电磁波被看成“以太”的振动。相对于“以太”静止的参考系就代表绝对静止的参考系。在此参考系中的电磁现象具有特殊性质,从而导致惯性坐标系对于描述电磁现象是不均等的论点。1887年A.A.迈克耳孙和E.W.莫雷发表的着名的实验结果,表明“以太”效应是不能检测到的。此后其他一些实验也表明不能找到静止参考系。因此,A.爱因斯坦指出,绝对静止是根本没有的。
爱因斯坦在1905年发表的着名论文《论动体的电动力学》中提出了狭义相对论两条基本假设,即相对性原理和光速不变性。这两条假设是狭义相对论的基础,许多牛顿力学所不能解释的现象,可用狭义相对论精确地描述。爱因斯坦的相对性原理指出:包括力学、电动力学、光学等在内的物理学各定律,在所有惯性参考系中都是相同的。即惯性坐标系对描述物理现象是平等的,没有特殊的绝对静止的参考系,绝对空间是无意义的。
惯性参考系
对惯性定律成立的参考系,简称惯性系。经典力学的相对性原理指出,一切力学规律在相互作匀速运动而无转动的参考系中都是相同的。在—个作匀速直线运动的密封座舱中的观察者,无法通过内部的力学实验来判断座舱相对于恒星是静止的还是在作匀速运动的,他只有朝窗外看才能知道,但仍然无法判断究竟是座舱还是恒星在铅帆运动。另一方面,参考系在力学上的这种等效,并非对任意运动的参考系都成立。在颠簸运行的火车里和在作匀速运动的火车里,力学运动并不服从同样的定律。在精确地写相对于地球的运动方程时,必须考虑地球的转动。一个参考系,如果自由质点在其中作非加速运动,就称为惯性参考系或伽利略参考系,所有相互作非加速运动而无转动的参考系都是惯性参考系。
判断一个特定参考系是不是惯性系,取决于能以多大的精确度去测出这个参考系的微小加速度效应。在地面上的一般工程动力学中,由于地球的自转角速度较小,地面上一点的向心加逮度很小,可取与地球固连的坐标系作为惯性参考系。在一些必须把地球自转计算在内的问题中,例如研究陀螺仪表的漂移时,可采用地球中心坐标系作为近似的惯性参考系,其原点与地球中心重合,轴指向所认定的恒星。天文学中则采用黄道坐标系或银道坐标系作为惯性参考系。地球表面赤道上一点的向心加速度为3.4厘米/秒2,地球绕太阳公转的向心加速度为0.6厘米/秒2,太阳绕银河系中心转动的向心加速度约为3×10-8厘米/秒2。从以上数据可看出所选取的惯性参考系的近似程度。
非惯性各考系
对惯性参考系作加速运动或转动的参考系,简称非惯性系。
对惯性系以不变的加速度α在运动的非惯性系,称为加速运动参考系。在此参考系中静止的物体必有力F=mα作用着。在引力场中,物体都受引力作用,因此对引力场中惯性系静止的物体也受引力作用。若另有一非惯性系,它对惯性系的加速度和这引力产生的加速度相同,则在此非惯性系中的观察者并不觉得有引力场,也不知自己有加速运动,这就是爱因斯坦的“升降机”,说明引力场和非惯性系是等效的。
对惯性参考系转动的参考系称为转动参考系。假定惯性系静止,则与转动参考系固连的刚体运动,就是转动参考系对惯性系的运动。
参考系和等效原理
惯性质量与引力质量的相等一般称为等效原理。这个原理导致一个结沦:一个存在着引力场的惯性参考系和另一个作加速运动的非惯性参考系是等效的,即内部的物理实验不能区分这两种参考系,这就是爱因斯坦等效原理。以爱因斯坦“升降机”为例 ,若升降机在1g的均匀引力场中静止,另外,又在自由空间中以9.81米/秒2的加速度向上作匀加速运动,由于惯性质量和引力质量相等,在上述两种情况中所作的同样的内部物理实验结果相同。里面的观察者既可认为升降机静止,且机厢内存在引力场;又可认为机厢内不存在引力场,只是升降机以9.81米/秒2的加速度向上运动。
惯性质量和引力质量的等效导致另一种情况。若一物体在均匀引力场中自由下落,其中的质点,由于惯性质量和引力质量相等,共惯性力和引力平衡。因此,同均匀引力场中自由降落的物体相固结的非旋转参考系和自由空间的惯性参考系是等效的。在环绕地球飞行的宇宙飞船中,“失重”现象就是由于引力和离心惯性力平衡所引起的。
惯性质量和引力质量的相等常称为弱等效原理,爱因斯坦的等效原理则称为强等效原理。等效原理是广义相对论的基础。
Ⅵ 我们一般将惯性系作为参考系来研究物体运动,但若将非惯性系作为参考系,会有哪些不同呢请举具体例子说明
因为此时系统本身会有运动。如果要在此非惯性系中运用牛顿定理,那么需要引入一个等大反向的惯性力,引入惯性力之后,就可以像惯性系中用牛顿定理了。
比如水平向右匀加速运动的小车顶部用细线挂住一个重物,那么细线必定会往后面呈现一个斜度,如果站在地面来看,就是细线拉力在水平方向上的分力对重物会提供一个和小车一样的加速度,使得重物和小车保持相对静止。这是在地面上(惯性系)用牛顿定理分析的结果。
站在校车内部分析,重物相对于小车静止。由于小车有一个向右的加速度a。所以如果我们在此要用牛顿定理分析的话,必须引入惯性力,此惯性力方向和小车加速度方向相反,大小就是ma,也就是说给重物加了一个向左的大小为自身质量乘上宽含并小车加速度a的作用力,那么站在小车内部的我们就会看到重物在本慎迹身重力,绳子拉力,惯性力三力作用下静止!
上面是针对力来讲解的,如果是加速度,速度,位移什么的,你可以用绝对量=相对量+牵连量这个转换公式来进行转换,并且要知道,这三者并不是一成不变的,要灵活掌握。
比如说本题,站在地面的我们,此时考察重物的运动情况使,我们就可以把重物的对地速度看成是绝对速度,然后把小车的速度看成是牵连速度,最后把重物对小车的相对速度列出来,带入上面的公式就可以了。同样,如果我们此时站在小车上,那么地面速度此时就是牵连速度了,重物相对小车的速度就是绝对速度了,重物对于地面的速度就是相对速度了。所以要回根据题目灵活转换参考系。
参考系的变化放老空在数学上用数学的观点来理解就是向量的加减法。
Vab=Vac+Vcd+Vde+Veb,只要他们的角标连得起来,那么两者就相等,呵呵,
Ⅶ 哪些在生活中非常常见的现象,能够有力证明重力的存在
生活中,苹果从树上掉下来,抛向空中的物体落下,人可以在地上行走而不是在空中漂浮。当一个物体自由下落时,落到地面的物体总是垂直向下的。悬挂物体的绳子静止时总是垂直悬挂。重力的方向是垂直向下,但注意不是垂直向下。重力方向的应用。检查墙壁是否与铅垂线。垂直重力方向的应用。用水平仪检查桌面是否水平。
因为它与实验和日常生活是一致的,可以扩展到卫星等远离地面的地方。引力不是简单地力,引力的决定因素还没有找到。地球的环境和物种与重力密切相关。可以说,没有引力,就不可能有我们目前所观察到的宇宙模样,甚至根本就不可能存在。当挂在墙上的一只石英钟的电池用完,停止移动时,它的秒针会多次停在表盘上的“9”位置。是不是很奇怪?解密:这是因为当秒针处于“9”所在的位置时,受到重力矩的阻碍最大。什么是重力矩?力矩:力和臂的乘积。力臂是旋转轴到力的垂直距离,是描述力的旋转效应的物理量。重力矩:是重力产生的力矩,即重力和力臂的乘积。