物体加速度运动是绝对的

王全所

(五寨县砚城镇人民政府 036200)

如图1是水平地面路轨上一列火车的一节车厢，车厢的地面光滑,一把椅子和椅子上坐着的人，椅子腿底部装有万向节轮子(意思是可以不考虑摩擦力，这里是为了和教材内容一致，换做实验室，则可以用气垫导轨)；一把拉伸弹簧测力计把椅子与车厢连接在一块.

根据牛顿理论有：

如果弹簧测力计上的读数为零，则说明车厢不是静止的，便是匀速运动的；如果弹簧测力计上的读数不为零，则说明车厢是加速运动的.

假设弹簧测力计上的读数是f，人和椅子的质量是m，则可以判断出车厢的加速度：

加速度的方向向右.为什么可以得出这样的结论？

一节车厢一个乘客也没有和坐满乘客，其质量显然是不同的.为了区分，没有乘客时叫车厢，有乘客时叫车厢系统.把车厢的质量记作M，把人和椅子看做乘客的质量记作m，由于车厢与人和椅子用弹簧相连，就组成了一个系统，即车厢系统，其质量是(M+m).如果使车厢系统产生加速度的力是F，则有：

F=(M+m)a=Ma+ma

f是F的一个分力，所以有 ：

f=ma

同理，把弹簧测力计和椅子与人安装在车厢的左面，可以测量出车厢向左运动的加速度.

这就是说，即使是在一节封闭的车厢里，我们也能根据牛顿力学，判断出这节车厢是处于静止或者匀速运动状态，还是加速运动状态.说明不借助参考系，牛顿力学就可以判断出这个车厢系统是加速运动的，而且还知道其加速度的方向与大小，这充分说明加速度是绝对的，只要用牛顿力学就可以判断出来.

图1 图2

如图2小球在一光滑的桌面上(这是教材中的，桌子固定在车厢上.)，车厢以向右的加速度a运动.此时在这个封闭的车厢里，能否求出人和椅子的质量，弹簧测力计上的读数不为零，该以哪一个作为判断标准呢？

如果以小球为判断标准，就会得出车厢系统是“静止”的结论，但这样的结论,其一，小球没有受到外力作用就产生加速度，不仅直接反牛顿力学，而且不符合对物体是否在做加速度运动的判断法；其二，小球没有受到外力作用就产生加速度，反能量守恒.(那种引入惯性力来加以解释的企图，同样是反能量守恒的.)总之，运动的相对性无法描述物理过程的二重性，也不能适用能量守恒定律，是不适用于牛顿力学的.

上面的论述是可以用实验验证的.图1是知道人和椅子的质量能判定出车厢的加速度来，图2是知道车厢的加速度，可以求出人和椅子的质量来，说明牛顿力学的运用与参考系的选择没有关系，是完全可以在实验室用实验验证的.只要把人和椅子换成质量块，采用气垫导轨就可以完成了，具体的实验方法步骤就不谈了.这里只说了用牛顿力学做出的判断，而关于伽利略的判断法，则可以参照我国飞船上做测量宇航员身体质量的实验时，测加速度的方法.

总之，通过分析论证， 运动的相对性不适用于牛顿力学，牛顿力学的运用是不受参考系选择的限制的，物体加速度运动是绝对的.

参考文献：

[1]课程教材研究所. 普高物理必修1[M]. 北京：人民教育出版社,2015(11).