时间：2022-06-02 01:42:08
参照物和参考系都是为了描述物体的运动引入的基本概念。
那么，参考系和参照物有什么不同？生活中又有哪些现象可以用物理学中的参考系解释？新课标高中教材中哪些概念需要用参考系来解释？高中物理习题中哪些涉及巧取参考系来解题？
要描述物体的运动首先要选定参照物，即为了描述物体的运动而选定被参照的物体称为参照物。
参考系是参照物与坐标系的总称，有时简单地把参照物称参考系。而参考系曾作参照系，据全国自然科学名词审定委员会1988年公布的《物理学名词（基础物理学部分）》规定，参考系不称为参照系而改名为参考系。
所以，为了准确地描述物体的运动而被选定参考的物体的名称经历了由参照物到参照系再到参考系的过程。
1.静止的子弹
第一次世界大战期间，一名法国飞行员驾机正在12000米的高空飞行。突然，他发现机舱外有一只“小虫”正在缓慢向前“蠕动”。他敏捷地伸手一抓。啊！原来不是小虫，而是一颗德国子弹！这是相对静止的典型事例。
如果飞机在高空飞行时和子弹具有相同的对地速度，如果飞行员选取子弹为参考系，飞行员和子弹是相对静止的。如果学过了参考系的基本概念，飞行员手抓子弹的事情就不足为奇了。
2.刻舟求剑
楚国有个渡江的人，他的剑从船上掉到水里，他急忙在船沿上用刀在掉剑的地方做了个记号，说：“这是我的剑掉下去的地方。”船到目的地后，这个楚国人立即从他刻记号的地方跳到水里寻找剑。
船已经航行了，但是剑没有行进，像这样寻找剑，不是很糊涂吗？学过参考系的知识之后就不会犯这样的错误了。
选取合适的参考系，一方面有助于清晰而简洁地描述物体的运动情况；另一方面，合适的参考系也有助于简化解题过程，甚至可以突破一些在一般参考系下无法解决的物理问题。下面从两个方面谈谈参考系的作用：
1.参考系在教材中的知识体现
①在高中物理新课标必修一“相互作用”章节中讲解摩擦力定义时，关于摩擦力定义中的“相对”就是参考系的重要应用，即判断静摩擦和滑动摩擦方向时，可以直接选取与研究物体相接处的另一物体作为参考系，判断相对运动或者相对运动趋势方向，进而快捷准确判断摩擦力的方向。
②在高中物理新课标必修一“牛顿运动定律”章节中讲解了牛顿第一定律成立的条件是在惯性参考系中，即物体在不受力时保持静止或者保持匀速直线运动状态，这样的参考系成为惯性参考系，简称惯性系。
如果以加速运动的物体作为参考系，牛顿第一定律并不成立，这样的参考系叫作非惯性系，即我们讨论的参考系包括惯性系和非惯性系两类。
高中阶段我们研究物体的运动时，一般可以把地面看作惯性系，相对地面静止或者匀速直线运动的物体也可以看作是惯性系。
③在平抛运动学习中，从地面上看到从飞机上抛出的物体的运动性质是抛体运动，若飞机上的飞行员向下看抛出去的物体的运动性质为自由落体运动，即参考系选择不同，得到物体的运动性质可能也不同。
2.参考系在习题中模型体现
①在运动学中研究两个运动物体中一个物体相对于另一个物体的运动方向及运动性质。
例题：两位杂技演员，甲从高处自由落下的同时乙从蹦床上竖直跳起，结果两个同时落到蹦床上，若以演员自己为参考系，此过程中甲看到对方的运动情况是：乙一直朝上运动。
分析：乙上升过程中，甲、乙间距越来越小，故甲看到乙向上运动；乙下降过程中，因甲的速度仍然大于乙的速度，甲、乙间距仍然变小，故甲看到乙还是向上运动。
②讲解关于摩擦力方向判断相关习题。例如，人爬竹竿过程，应选取与受力对象接触的另一个物体为参考系；再如判断水平传送带上初速度为零的小滑块的相对静止前滑动摩擦力的方向时（找相对运动的方向时），需巧取参考系来研究物体相对的运动性质；又如转盘上小物块用细绳拴接模型，当转盘竖直面内转动时，物块有相对于盘向外运动的趋势，摩擦力指向圆心，当达到最大静摩擦力时细绳绷紧提供拉力，产生向心力。
③讲解圆周运动时，角速度是描述圆周运动的一个重要物理量。在“天体运动”这章中，两个卫星做圆周运动的时候，选取其中运动的一个卫星为参考系，利用相对角速度解题是很方便的。
例如，如下图所示A、B两行星在同一平面内绕同一颗恒星运动，运动的方向相同，A、B两行星的轨道半径分别为r1、r2，已知恒星的质量为M，且恒星对两行星的引力远远大于两行星间的引力，两行星的轨道半径r1、r2，若在某一时刻两行星相聚最近，试求：
（1）经多长时间两行星相距最远？
（2）经多长时间两行星相距最近？
在这类航天运动问题中，两颗卫星跟地心从初始的三点共线到后来相距最远的三点共线，至少在空间上相距π相位，即等于他们之间的相对角速度“ω1-ω2”，选择转动较慢的卫星为参考系与时间的t的乘积，有t=π/（ω1-ω2）。同理可以用相对角速度的思路求解相距最近的问题。
总之，参考系对物体运动性质的确定和具体解题都有着重要的意义，只有了解和掌握参考系才能在处理实际问题中恰当选取参考系，进而将复杂的问题简单化，最终达到化繁为简、事半功倍的效果。