在课堂上我们学过参照物的概念,即在机械运动中我们选定的、假设不动的物体.选取不同的参照物考察同一物体,我们会得到关于运动状态的不同结论.但你是否注意到,参照物的选择是任意的（当然,我们一般不选研究对象为参照物）?
许多较为复杂的机械运动问题,如果以地面为参照物,计算量会难以忍受,而且速度的合成中极易出现偏差搞错符号.而如果更换一个参照物就可以迎刃而解.而且,更换参照物可以避免许多牛顿第一定律的应用.因此,我想通过这篇文字抛砖引玉,
我们先来看一道简单的小题：地球自西向东转,那么一个跳远运动员向东跳的成绩更好一些还是向西跳成绩更好一些?[例题1]
如果你学过牛顿第一定律,这个问题一定难不住你.很明显,由于人具有惯性,地球自转对跳远成绩毫无影响.由此我想到了一个经典的故事：一个北京学生提出了这样一个到新疆旅游的设想：在北京乘坐热气球升空,由于地球自西向东转,待新疆快转到热气球下方时立刻下降,这样就到了新疆.
如果用更换参照物的方法解决呢?假如我们把参照物换成地面,那么地球的自转就完全不用考虑了,生活经验也是如此——你何时感受到了地球的自转（嗯,好吧,昼夜更替等宇宙现象不算）?可惜,多虑有时会冲昏我们的头脑.
由此可见,为什么参照物的选择是任意的?因为伟大的、圣明的牛顿同志提出了流芳千古、永垂不朽的牛顿第一定律啊!在它的基础上,伽利略提出了伽利略相对性原理.因此,我们才可以在各个参照物之间换来换去.（这种变换叫做伽利略变换）
同样地：在一条匀速由西向东行驶的船上跳远,向那边跳成绩更好?答案还是没有影响.
再来看一道小题：两伙荷枪实弹的歹徒因为分赃不均而在一条匀速直线行驶（速度?好吧,就是v0好了）的轮船上交上了火.两个歹徒分别站在船头和船尾相互瞄准并同时扣动了扳机.假如没有一支枪卡壳、枪和子弹的性能完全相同（嗯,射出速度都是v）、两个歹徒都准确地瞄准了对方,请问谁先中弹?（重力忽略,阻力忽略）[例题2]
先来看下一般的思维.我们站在地面观察.先考虑船尾的那位.他射向船头的那位的速度是v+v0,因为同向,相对于他的速度就是(v+v0)-v0=v.同样,船头那位射出子弹的速度是(v-v0)+v0=v.两个速度相等,所以同时中弹.
题的档次是不是该提升一些了?下面来做一道“高档”题：
两辆车在公路上同向匀速行驶,前车速度为11m/s,后车速度为10m/s.现在,两车上各有一名歹徒,二人互相同时射击,限定条件和上道题一样.同样地,问谁先中弹?[例题3]
我们先来分析一下常规解法：
设子弹速度为v,则前车射出子弹的速度是v-11m/s（相对于地面）,后车射出子弹的速度是v+10m/s.至此是不是可以得出结论,前车上的人先中弹?别忘了,车是运动的,我们要考察子弹相对于其目标的速度.所以,前车射出子弹相对于后车的速度是v-11m/s+10m/s=v-1m/s,后车射出子弹相对于前车的速度是v+10m/s-11m/s=v-1m/s,同时中弹.
懵了没有?既然我们掌握了参照物的选择是任意的这一重要思想,为什么不换一个参照物呢?
不妨令后车为参照物,这样问题就简化成了：有一个人和一辆以1m/s离他远去的车上的人互相同时射击,谁先中弹?分析方法类似于常规解法,但需要考虑的内容大大减少.
这道题就这样结束了吗?没有.如果我们更换一个参照物,问题会更简单.
假如我不怕死,驾驶一辆汽车开到了两辆车中间,并保持10.5m/s与他们同向匀速行驶.现在以我为参照物,两辆车都以0.5m/s相背而行.同速反向行驶互相射击,你说谁先中弹?当然是同时!
如果你学过小学奥数,下面这道题你一定不会陌生：一条船逆流而上,速度10m/s.经过一座桥的时候船上的一个鱼竿掉入水中,两分钟后船上的人发现返回追赶,在距桥600m处追上鱼竿,求水的速度.[例题4]
一个不错的主意是列方程,但那是数学解法.现在让我们用物理解法令全体数学老师汗颜吧!如果我们把水做为参照物,那么就相当于公路上一辆车上掉下来个东西,然后车主掉头以同样的速度回去追.既然速度一样,路程一样,时间也相同.所以,从掉下鱼竿到追上鱼竿用的应该是两个两分钟,即四分钟.重新把桥当作参照物,四分钟内鱼竿飘走了600m,所以速度是600m/240s=2.5m/s
同样是在河中,有一条行驶速度相同的船往返于两地之间,在静水中往返一次的时间为t1,在流水中往返时间是t2,请问t和t2哪个大一些?[例题5]
按照惯例,先循规蹈矩用标准算法做一下.设路程为1（如果你愿意,设成s也行.设成1也不失其一般性,因为两边可以把路程约掉）,船速v,水速v0.
静水时间；流水时间
容易看出,第二个式子只要水速不为0就恒大于第一个
这道题最简单的解法你一定想不到：假如水速等于船速.顺水的时候,速度是原来的二倍.回来的时候...还能回来吗?
一列士兵匀速行进,队伍长s,行进速度v0.骑兵通讯员速度是v,从队尾到队首传达命令后立刻返回,掉头时间不计,求往返时间.[例题6]
以队伍为参照物,这样原题就化为一个骑兵通讯员以不同的速度往返于两点的时间.
看了这么多问题,你是否发现,每道题都有共同的字眼：匀速直线运动?如果把它去掉行不行?
考虑一节火车车厢里静止的、放在光滑平面的一个小球.假如火车静止或匀速直线运动,坐在车厢里的人看小球一定是静止或匀速直线运动的.如果站在地面上,结论也是这样的.
但假如火车做加速运动呢?由于小球具有惯性,站在地面上的人看小球依然是静止或匀速直线运动的.而坐在车里的人则会看见小球做加速运动.此时的参照物就不能任意选择了,因为选择不同的参照物,物体的运动加速度不同.也就是,选择不同的参照物,分析物体的合力会得出不同的结论.
因此,人们引入惯性力的概念,但注意这和错误地理解惯性时凭空捏造的“惯力”完全是两回事.惯性力是人们为了方便研究问题虚拟的一个概念,实际上并不存在,因此也叫假想力.惯性力没有施力物体.
换句话说,任意选择参照物有前提条件,所选的参照物必须做匀速直线运动.
（全文完）
参考文献：
维基百科《参考系》《惯性参考系》《相对性原理》
百度百科《参照物》
《物理 第一册》人民教育出版社
习题来源：
[例题1 4 5] 黄老师 [例题3] 赵辉远 [例题2 6] 经典试题
初三能想到这种程度已经很强了,怎么没人来支持下:)