慣性力在中學(xué)物理解題中的應(yīng)用

劉金銘

摘 要：通過引入慣性力，使牛頓第二定律的形式在非慣性系中依然成立，從而巧解中學(xué)階段非慣性系中的物理問題。

關(guān)鍵詞：牛頓運(yùn)動定律;非慣性系;慣性力

1 ?慣性力

牛頓第二定律的適用范圍是慣性系[1]，而慣性系與非慣性系的區(qū)別就在于其加速度是否為零。在相對于慣性系以加速度a運(yùn)動的非慣性系中，牛頓定律不再適用。但在實際問題中，往往需要在非慣性系中觀察和處理物體的運(yùn)動[2]，這時，我們引入慣性力，使牛頓第二定律在形式上仍然成立。由于找不到施力物體，人們認(rèn)為慣性力并不是真實存在的，而是為了使牛頓運(yùn)動定律在非慣性系中成立而引入的假想力。在直線加速運(yùn)動的非慣性系中，質(zhì)點所受慣性力F*與非慣性系的加速度a方向相反，且等于質(zhì)點的質(zhì)量m與非慣性系加速度a的乘積[3]，即

F*=-ma ? ? ? ? （負(fù)號表示與非慣性系的加速度方向相反）

本文主要討論慣性力在直線加速運(yùn)動的非慣性系中的應(yīng)用。

2 ?慣性力在中學(xué)物理解題中的應(yīng)用

例1. ?如圖2-1所示，細(xì)線的一端固定于傾角為45o的光滑楔形滑塊A的頂端P處，細(xì)線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球。當(dāng)滑塊至少以多大加速度a向左運(yùn)動時，小球?qū)瑝K的壓力等于零？

以滑塊為參考系，規(guī)定水平向左為正方向，由于滑塊具有水平向左的加速度，故以滑塊作為參考系時即為非慣性參考系，此時小球相對于滑塊保持靜止?fàn)顟B(tài)，建立直角坐標(biāo)系，引入慣性力，對小球進(jìn)行受力分析，如圖2-2所示。

由牛頓第三定律可知，物體對斜面的正壓力為m（g+a）cosθ，斜面對物體的摩擦力為m（g+a）sinθ。

參考文獻(xiàn)：

[1][3] ?漆安慎，杜蟬英.普通物理學(xué)教程（力學(xué)）[M].北京：高等教育出版社，2005.85.

[2] ?程守洙，江之永.普通物理學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2006.88.