惯性力在中学物理解题中的应用

刘金铭

摘 要：通过引入惯性力，使牛顿第二定律的形式在非惯性系中依然成立，从而巧解中学阶段非惯性系中的物理问题。

关键词：牛顿运动定律;非惯性系;惯性力

1  惯性力

牛顿第二定律的适用范围是惯性系[1]，而惯性系与非惯性系的区别就在于其加速度是否为零。在相对于惯性系以加速度a运动的非惯性系中，牛顿定律不再适用。但在实际问题中，往往需要在非惯性系中观察和处理物体的运动[2]，这时，我们引入惯性力，使牛顿第二定律在形式上仍然成立。由于找不到施力物体，人们认为惯性力并不是真实存在的，而是为了使牛顿运动定律在非惯性系中成立而引入的假想力。在直线加速运动的非惯性系中，质点所受惯性力F*与非惯性系的加速度a方向相反，且等于质点的质量m与非惯性系加速度a的乘积[3]，即

F*=-ma         （负号表示与非惯性系的加速度方向相反）

本文主要討论惯性力在直线加速运动的非惯性系中的应用。

2  惯性力在中学物理解题中的应用

例1.  如图2-1所示，细线的一端固定于倾角为45o的光滑楔形滑块A的顶端P处，细线的另一端拴一质量为m的小球。当滑块至少以多大加速度a向左运动时，小球对滑块的压力等于零？

以滑块为参考系，规定水平向左为正方向，由于滑块具有水平向左的加速度，故以滑块作为参考系时即为非惯性参考系，此时小球相对于滑块保持静止状态，建立直角坐标系，引入惯性力，对小球进行受力分析，如图2-2所示。

由牛顿第三定律可知，物体对斜面的正压力为m（g+a）cosθ，斜面对物体的摩擦力为m（g+a）sinθ。

参考文献：

[1][3]  漆安慎，杜蝉英.普通物理学教程（力学）[M].北京：高等教育出版社，2005.85.

[2]  程守洙，江之永.普通物理学[M].北京：高等教育出版社，2006.88.