二、参考系

    在力学范围内所说的运动, 是指物体位置的变更。宇宙中的一切物体都处于永恒的运动之中, 绝对静止的物体是不存在的。显然, 一个物体的位置及其变更, 总是相对于其他物体而言的, 否则就没有意义, 这便是机械运动的相对性。
因此, 为了描述一个物体的运动情形, 必须选择另一个运动物体或几个相互间保持静止的物体群作为参考物。只有先确定了参考物, 才能明确地表示被研究物体的运动情形。研究物体运动时被选作参考物的物体或物体群, 称为参考系。例如, 研究地球相对于太阳的运动, 常选择太阳作参考系; 研究人造地球卫星的运动, 常选择地球作参考系; 研究河水的流动, 常选择地面作参考系等。

    在描述质点如何运动的问题中, 也仅仅在这样的问题中,参考系原则上是可以任意选择的。对于同一个物体的同一个运动, 选择不同的参考系, 对运动的描述是不同的。例如, 人造地球卫星的运动, 若以地球为参考系, 运动轨道是圆或椭圆; 若以太阳为参考系, 运动轨道是以地球公转轨道为轴线的螺旋线。那么, 在研究物体运动时, 究竟应该选择哪个物体或物体群作为参考系呢 ? 这要根据问题的性质、计算和处理上的方便来决定。在上述人造地球卫星的例子中, 显然选择地球中心作参考系比选择太阳作参考系要方便得多, 结论也要简洁得多。在题意和问题性质允许的情况下, 可选择使问题的处理尽量简化的参考系。

    为了把运动物体在每一时刻相对于参考系的位置定量地表示出来, 就要在参考系上建立适当的坐标系, 坐标系的原点可取在参考系的一个固定点上。常用的坐标系是直角坐标系, 它是由三条标有刻度并相互垂直的坐标轴相交于坐标原点所构成,在只作定性描述时,坐标轴上的刻度可以不标。另外还有平面极坐标系、自然坐标系等, 后面大家将分别加以讨论。

       
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