1、一般来说，参考系的选取是任意的，没什么特点。不过在经典力学中，有一类参考系被认为是与众不同的，那就是所谓的惯性系，惯...更多惯性参考系的特点的这个问题，以及大家所关心的学懂参考系和坐标系——牛顿运动定律只在惯性参考系中成立的内容，欢迎大家继续分享关注常识网。

093从牛顿到爱因斯坦第93讲惯性参考系（1）

惯性参考系的特点

1、一般来说，参考系的选取是任意的，没什么特点。不过在经典力学中，有一类参考系被认为是与众不同的，那就是所谓的惯性系，惯性系的特点是牛顿第一定律在其中成立，故而所有性对于惯性系匀速直线运动的参考系都是惯性系，相对于惯性系变速运动的参考系都不是惯性系。2、对一切运动的描述，都是相对于某个参考系的。参考系选取的不同，对运动的描述，或者说运动方程的形式，也随之不同。

惯性参考系的特点拓展阅读

学懂参考系和坐标系——牛顿运动定律只在惯性参考系中成立

在高中物理中参考系的选取尤为重要，可以简化题目解题过程，选择合适的参考系能取得事半功倍的效果，参考系在高中物理应用较广的为惯性参考系，也就是牛顿运动定律成立的参考系，牛顿运动定律在高中物理中有举足轻重的地位，足以见得惯性参考系的重要性，参考系的选取应让解决问题变得简单。

参考系的定义

参照系，又称参照物，指研究物体运动时所选定的参照物体或彼此不作相对运动的物体系。参考系分为惯性系和非惯性系。

参考系与参照物的对比

一、指代不同

参考系：参照物体或彼此不作相对运动的物体系。

参照物：用来确定物体的位置和描述它的机械运动而选的另一个物体。

二、选取原则不同

参考系：参考系任意选择的，描述尽可能简单为原则，研究地面上物体的运动常选择地面为参考系。

参照物：参照物的不同速度不一样。绝对速度以地面为参照物，相对速度以非地面参照系为参照物。

三、特性不同

参考系：用来做参考系的物体都是假定不动的，被研究的物体运动情况是相对于参考系而言。比较不同的运动选择同一参考系。

参照物：当一个物体在这个参照物上面时，在参照物上的物体是静止的，而参照物却是动着的。

参照物不同，运动情况不同

惯性参考系和非惯性参考系的特征

参考点是静止的或者匀速直线运动的为惯性参考系，比如地面或者匀速运动的物体。非惯性参考系本身有加速度。

惯性参考系

惯性参考系的提出

1885年德国物理学家提出惯性参照系，该参考系适用于牛顿力学，牛顿运动定律该参考系中有效，且加速度等于零。如果S为一惯性系，则任何对于S作等速直线运动的参考系S'都是惯性系；而对于S作加速运动的参照系则是非惯性参考系（非惯性系）。

匀速直线运动

参考系的判定

实验可以确定一个参考系是不是惯性系。牛顿运动定律是否成立为最基本的判据。根据伽利略相对性原理，和一个惯性系保持相对静止或相对匀速直线运动状态的参考系也是惯性系。在实践中，根据实际需要选取近似的惯性系。比如，研究地面物体小范围运动时，地球是一个良好的惯性系。对于一般工程技术中的动力学问题，与地球相固结的坐标系是一个很好的近似的惯性系。在研究太阳系中天体的运动时，太阳是一个很好的惯性系。

伽利略

古代参考系的选取

古代研究天体的运动时，自然以地球为参考系。托勒密的“地心说”用本轮、均轮解释行星的运动。哥白尼用“日心说”解释行的运动时，也要用本轮和均轮。从运动学角看，“地心说”和“地心说”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。牛顿进一步揭露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。

日心说VS地心说

珠穆朗玛峰的高度测量以平均海面为参考

大地水准面是一个延伸到全球的静止海水面，实际上确定水准基面是取验潮站长期观测结果计算出来的平均海面。中国的水准基面以黄海平均海面为准，即零高程面。水准原点的高程是水准原点相对于黄海平均海面的高差。

最近比较热播的电影《攀登者》描述一段情节，攀登队员对珠穆朗玛峰进行测量，我们国家在上世纪七十年代对珠穆朗玛峰进行测量，以水准面为基准的，当时测量的高度8848.13米；2005年测量的高度8844.43米。

登顶珠穆朗玛峰时刻（剧照）

常见参考系下的运动

我们常说房屋、树木是静止的是我们以地球作为参考系；假如以太阳作为参考系，房屋、树木和随地球一起运动。铁路边上的人看到坐在火车中的人飞驰而去，而火车中的人觉得自己是静止的，可以躺着睡觉，主要就是铁路边上的人选址地面为参考，而火车上的人选择火车为参考。运动的相对性的体现，没有绝对静止的物体，某一物体的运动情况的描述是以参考系而言的。

木屋和树

参考的选择会有不同的结果。例如匀速飞行的飞机水平抛出一物体，在飞机上的人看到物体下落为只有落体运动，而站在地面上的人看到物体做平抛运动。

飞机抛出炸弹

坐标系

坐标系是为了说明质点的位置、运动的快慢、方向等的参照系。在参照系中，为确定空间一点的位置，按规定方法选取的有次序的一组数据，这就叫做“坐标”。

在某一问题中规定坐标的方法，就是该问题所用的坐标系。坐标系的种类很多，常用的坐标系有：笛卡尔直角坐标系、平面极坐标系、柱面坐标系（或称柱坐标系）和球面坐标系（或称球坐标系）等。中学物理学中常用的坐标系，为直角坐标系。

平面直角坐标系

为了定量的描述物体位置的变化，在参考系上建立适当的坐标系，直线上规定远点、正方向和单位刻度，建立直线坐标系。

科学漫步

地球表面的经纬线是在地球上建立的坐标系，地面上任意一点的位置都可以用经纬度来确定。

全球卫星定位系统（GPS）。GPS是由美国国防部研制建立的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息。全球卫星定位系统由28颗卫星(其中4颗备用)组成，距离地面约20000千米。已经实现单机导航精度约为10米，综合定位精度可达厘米级和毫米级。但民用领域开放的精度约为10米。

全球卫星定位系统

北斗导航卫星系统（BDS）。中国自行研制的全球卫星导航系统，是继GPS、GLONASS之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天为各类用户提供高精度定位、导航、授时服务，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒，并具备短报文通信能力。2012年12月27日，北斗系统空间信号接口控制文件正式版1.0正式公布，正式对亚太地区提供无源定位、导航、授时服务。2017年11月5日，中国第三代导航卫星——北斗三号的首批组网卫星（2颗）以“一箭双星”的发射方式顺利升空，它标志着中国正式开始建造“北斗”全球卫星导航系统。2019年9月23日5时10分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭（及配套远征一号上面级），以“一箭双星”方式成功发射第四十七、四十八颗北斗导航卫星。北斗卫星导航系统组成的有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，计划2020年左右“北斗”系统将覆盖全球。中国正在实施北斗卫星导航系统已成功发射48颗北斗导航卫星。

北斗导航卫星系统

小结

高中物理主要涉及的惯性参考系，在牛顿运动定律的应用中较多。参考系的选择是任意的，选择时以题目的容易解决为主，多数的时候解题都以地面为参考，也是默认在题目中。有些特殊的题型需要用相对运动解决，注意在选择参考系的时候方便计算。坐标系有正负，选择坐标系的时候应简单。

参考资料：人民教育出版社普通高中课程标准试验教科书《物理》必修一。

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