引力与惯性力等效的原因

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1、引力与惯性力等效的原因作者吴兴广引力与惯性力有什么联系？两者为什么等效？读物理学史之牛顿的绝对时空观和马赫的批判 材料：为了证明“绝对运动”的存在，牛顿举了水桶旋转的例子。他写道①：1】“如果用长绳吊一水桶，让它旋转至绳扭紧，然后将水注入，水与桶都暂处于静止之中。再以另一力突然使桶沿反方向旋转，当绳子完全放松时，桶的运动还会维持一段时间；水的表面起初是平的，和桶开始旋转时一样。但是后来，当桶逐渐把运动传递给水，使水也开始旋转。于是可以看到水渐渐地脱离其中心而沿桶壁上升形成凹状（我曾作过这一试验）。运动越快，水升

2、得越高。直到最后，水与桶的转速一致，水面即呈相对静止。水的升高显示它脱离转轴的倾向，也显示了水的真正的、绝对的圆周运动。这个运动是可知的，并可从这一倾向测出，跟相对运动正好相反。2】在开始时，桶中水的相对运动最大，但并无离开转轴的倾向；水既不偏向边缘，也不升高，而是保持平面，所以它的圆周运动尚未真正开始。但是后来，相对运动减小时，水却趋于边缘，证明它有一种倾向要离开转轴。这一倾向表明水的真正的圆周运动在不断增大，直到它达到最大值，这时水就在桶中作相对静止。所以，这一倾向并不依赖于水相对于周围物体的任何移动，这类

3、移动也无法定义真正的圆周运动。”这就是著名的“水桶实验”。分析:在水桶实验中牛顿说的“绝对运动”指的是什么？相对运动说的是什么？牛顿把什么当做绝对运动？什么当做相对运动？在水桶实验中主要有观察者，水，水桶三者。那么，就会有这样两种情形：1，观察者作为参考系，观察水桶和水的运动；2，以水桶作为参考系，描述水的运动。整个水桶实验大致可分为以下几个阶段：a,开始时将水注入，水与桶都暂处于静止之中；b,以另一力突然使桶沿反方向旋转,此时桶旋转，水没有旋转；c,桶旋转,桶逐渐把运动传递给水，使水也开始旋转。此时水转速比水

4、桶转速慢;d,水与桶的转速一致.水与水桶相对静止。e,当绳子完全放松时，桶的运动还会维持一段时间。以观察者作为参考系看来，在a阶段，水与桶都暂处于静止之中；在b阶段，桶旋转，水没有旋转；在c阶段，桶旋转，水也开始旋转；在d阶段，水与桶的转速一致，一起旋转。牛顿认为从水开始旋转即做圆周运动，到水与水与桶的转速一致一起旋转，水都在做圆周运动，水的圆周运动就是绝对运动，绝对的圆周运动。因为在观察者看来水确实在运动。因此牛顿把cd阶段水的运动看做绝对运动。这是相对于观察者说的。以水桶位参考系看来， a阶段水与桶都暂处于

5、静止之中，在水桶看来，水是静止的；b阶段桶旋转，水没有旋转。在水桶看来，水在运动，与水桶方向相反的旋转运动。用观察者的角度看就是水没有运动，水桶之所以认为水在旋转是因为水桶是运动的，而水桶又把自己作为参考系把自己看成静止的，水桶与水之间的运动差，转嫁到水的身上。{无论谁作为参考系，两物体间的运动差不变。}此时水的旋转始终是平面。c阶段，桶旋转，水也开始旋转， 此时在水桶【作为参考系】看来水在旋转。此时水的旋转不再是平面，水开始上升。d阶段，水与桶的转速一致，一起旋转。在水桶看来，水是静止。b阶段在水桶看来，水在

6、运动，牛顿可能是把此时水的运动看做是相对运动。d阶段，水与桶的转速一致，在观察者看来水是运动，在水桶看来水是不动的，水与水桶相对静止。所以牛顿说，‘ 在开始时，桶中水的相对运动最大，但并无离开转轴的倾向；’，桶中水的相对运动即在桶看来是水在做圆周运动，此时的圆周运动不是真的圆周运动，是相对运动。此时，‘水既不偏向边缘，也不升高，而是保持平面，’所以牛顿说它的圆周运动尚未真正开始。所以牛顿说‘后来，相对运动减小时，水却趋于边缘，证明它有一种倾向要离开转轴。水的升高显示它脱离转轴的倾向，也显示了水的真正的、绝对的圆

7、周运动。’水的升高显示水的圆周运动，水的圆周运动可以通过水的升高来判断。牛顿把此时水的圆周运动称作绝对圆周运动。而相对运动，即b阶段桶旋转，水没有旋转。在水桶看来，水在运动，水在做圆周运动，此时水的圆周运动并没有水的升高，不能通过水的升高来判断说水在做圆周运动。所以牛顿说此时水在做相对运动，相对圆周运动。材料1】应该说的是绝对运动，以观察者作为参考系描述水的运动，此时以观察者作为参考系描述水的运动看做绝对运动。1】部分是以观察者的角度描述水桶实验的整个过程。此时，我们可以通过水的升高判断水是否在做圆周运动。材料

8、2】应该说的是相对运动，以水桶作为参考系描述水的运动。此时以水桶作为参考系描述水的运动看做相对运动。2】部分是以水桶的角度描述水桶实验的整个过程。此时我们无法通过水的升高判断水是否在做圆周运动。因为水是平面的时候，在水桶看来水也是圆周运动的。因此水是否升高不能作为水是否圆周运动的标准。因此在水桶作为参考系看来，不能以水是否升高来判断水是否做圆周运动。因为水升高 只说明水有倾向边缘的趋势