参考系

崔亮海，李文秀山东省北镇中学

参考系

崔亮海，李文秀
山东省北镇中学

参考系的选择应遵循以下两个原则,实际问题中的参考系的选取。

参考系；任意性；简单方便

参考系是参照物与坐标系的总称。有时简单地就把参照物称参考系。说明：（1）如果相对某一个参考系测定物体的运动，当该物体不受外力或所受合外力为零时，它严格地保持静止或匀速直线运动，则此参考系称为惯性参考系。也就是说牛顿第一运动定律成立的参考系称为惯性参考系，简称惯性系；牛顿第一定律不成立的参考系称为非惯性参考系，简称非惯性系。相对于一个惯性参考系是静止或匀速（直线）运动的参考系也是惯性系。

参考系是为了研究物体的运动，选来作为标准的另一物体叫做参考系。自然界中所有的物体都处于永恒的运动中，绝对静止的物体是不存在的，为描述某一物体的位置及其随时间的变化，总是相对于其他物体而言的，研究物体运动时选来作为标准的另一物体是被假定为不动的。例如我们生活在地球上，地球上的所有的物体，都随地球转动，为研究地球上某一物体的运动，一般假定地球不动，研究其相对地球的位置及变化。参考系的选取原则上是任意的，但我们希望选择参考系后，能使被研究的问题变得简单。这就给我们提出一个问题，怎样选择参考系。

一.参考系的选择应遵循以下两个原则

1.任意性的原则

要研究教室里的讲桌怎样运动，我们选择谁为参考系哪？可以选择教室里的黑板，课桌，墙壁，窗子，地面，转动的电扇，走动的同学，也可以选择教室外的操场，小树，房子，马路上行驶的汽车，打球的同学，等等都行。也就是说参考系的选取是任意的。

2.简单方便的原则

通过以上分析我们发现，选黑板，课桌，墙壁，窗子，地面，操场，树，房子（这些相对地静止的物体）为参考系，讲桌是静止的。选转动的电扇为参考系，讲桌是反向转动的。选走动的同学，马路上行驶的汽车，打球的同学为参考系，讲桌是作复杂的运动的。我们应选择谁做参考系哪？我们希望研究的问题简单化，就以这些相对地静止的物体为参考系,以这些相对地静止的物体为参考系，统统认为是以地面为参考系。我们把物体相对地球的运动方向简称运动方向；把相对另外物体的运动方向叫相对运动方向。因此，虽然理论上参考系的选取是任意的，但实际中参考系的选取还应遵循简单方便的原则。

二.实际问题中的参考系的选取

问题1：参考系必须选择静止不动的物体吗？

不一定。例如甲乙两位同学比赛跑步，选什么为参考系哪？可以选其中的一位同学为参考系，也可以选地面为参考系，以上两者为参考系，都可以比较运动的快慢。因此，取作参考系的物体不一定是静止不动的。

问题2：任何物体任何情况下都可以被选作参考系吗？

不是。例如甲、乙、丙三位同学比赛跑步，选谁为参考系哪？还可以选其中的一位同学为参考系吗？理论上虽然可以，但比较另外两人的运动是会较复杂，此时最好以地面为参考系，这样可以使问题简化，遵循简单方便原则。

问题3：已知某一物体的运动，怎样判断相对运动的情况那？

可用相对运动可用公式v甲相对乙=v甲-v乙例如甲以4m/s的速度向西运动，乙以3m/s的速度向西运动，（不加特别说明的运动是以地面为参考系）甲相对乙怎样运动？乙相对甲怎样运动？求解甲相对乙怎样运动，把乙取为参考系，v相对=v甲-v乙=1m/s甲相对乙还向西但速度是1m/s。求解乙相对甲怎样运动，把甲取作参考系，v相对=v乙-v甲=-1m/s，乙相对甲速度大小还是1m/s，只是方向向东了。

问题4：已知相对运动怎样求某一物体的运动那？

例如甲、乙、丙三人各乘一架直升飞机，甲看到楼房匀速上升、乙看到甲机匀速上升，丙看到乙机匀速下降，甲看到丙机匀速上升，则甲、乙、丙相对于地面的运动可能是[]。

A.甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙机停在空中

B.甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙机匀速上升

C.甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙机匀速下降，v丙＜v甲

D.甲、乙匀速下降，v乙＞v甲，丙机匀速下降，v丙＞v甲

解析：应先以已知相对地运动的物体为研究对象逐个分析，此来题目较麻烦。此题已知甲的运动是匀速下降的，乙看到甲匀速上升，乙以比甲大的速度在匀速下降。甲看到丙机匀速上升，说明丙可能以比甲小的速度在匀速下降，也可能静止，还可能匀速上升。故ABC是正确的。

问题5：所有问题是不是选地面为参考系最简单？

不是。例如一船逆水而上，船上某人有一件物品掉入水中。一小时后发现，船速不变掉头去追，再经过多长时间才能追上所掉的东西。此题以水为参考系使很简单，一小时后追上所掉的东西，而以地面为参考系就复杂了。

综上所述，参考系的选取理论上是任意的，但实际情况中应针对具体情况根据简单方便原则来选取。

[1]参考系曾作参照系,据“全国自然科学名词审定委员会”1988年公布的《物理学名词（基础物理学部分）》

[2]人教版《高级中学课本》（必修）第一册