科里奥利力与地转偏向力

科里奥利力与地转偏向力

一、问题提出：

在中学阶段学习地理知识时我们学到了地转偏向力，认识到地转偏向力是因为地球自转而产生的，是一种能促使地表水平运动物体方向产生偏转的力，而且地转偏向力与科氏力有关.但是当时一直无法理解地转偏向力的实质：地转偏向力是不是就是科里奥利力？还是科里奥利力的水平分量？是不是只有沿经线运动才受地转偏向力影响？在学习了大学物理惯性力的相关知识后我决定对当年的疑问展开探究。

二、两种惯性力: “离心惯性力”与“科里奥利力”

牛顿第二定律适用的范围是惯性系. 当地球自转对我们研究的问题影响很小时, 可以认为地面是惯性系. 但地转偏向力的成因恰恰是地球自转造成的, 此时地面为非惯性系. 如果选取地轴作为参考系, 忽略地球公转对问题研究的影响, 地轴可近似认为是惯性系. 而地面是相对于惯性系做匀速转动的非惯性系.在非惯性系中, 牛顿第二定律是不成立的. 如果要在非惯性系中继续应用牛顿第二定律来研究问题,则需要人为引入惯性力. 而离心惯性力、科里奥利力都是惯性力.

由图可知，离心惯性力是沿半径方向背离圆心的, 而

科里奥利力沿切线方向, 与参考系旋转方向相反. 两种

惯性力根本不同, 而在中学地学的学习过程中我们常常

把二者混为一谈。

三、沿经线运动的物体所受地转偏向

力

北半球某物体沿经线由 A 点向 B 点运动, 在物体

运动期间A、B 两点随地球自转移动到A ′B ′位置;

从A 点到B 点地面上各自转线速度( 沿纬线方向速度)

逐渐增大, 而物体沿纬线方向的速度始终保持在 A 点处时的大小,因此物体移动过程中将不断落后, 向右偏离原来所在经线, 最后到达B’点右侧的某一位置. 反过来, 如果物体沿经线由 B 点向 A 点运动,由于从 B 点到 A 点自转线速度逐渐减小, 那么物体在移动过程中仍然将不断向右偏离原来所在经线, 最后到达 A ′点右侧的某一位置.

同理可证, 南半球沿经线运动的物体将向左偏.近地表物体沿经线运动的情况, 与物体在旋转圆盘上沿径向运动的情况是同一类型. 这种情况下物体所受的惯性力是科里奥利力.

四、沿纬线运动的物体所受地转偏向力

以地面为参考系, 物体处于平衡状态, 因此必须引入离心惯性力f*c , 这样, 万有引力F、地表对物体的作用力FN以及离心惯性力f*c 三力平衡, 如左下图所示, 使物体相

对于地面保持静止. 万有引力F、地表对物体的作用力FN 都是物体实际受到的作用, 都有施力物体, 而离心惯性力f*c 是人为引入的, 其作用就是使得牛顿定律在非惯性系中依然适用. f*c = mw^2r （其中w 是地球自转角速度, r 是物体所在纬线圈的半径.）

假设物体沿纬线自西向东相对地面以速度v 相对匀速运动. 那么, 物体绕轴做圆周运动的实际角速度增加,由于离心惯性力f*c = mw^2r , 所以f*c 必将增加, 成为f*c ′.在地面上看, 万有引力F、地表对物体的作用力FN 以及离心惯性力f*c 三力不再平衡. 离心惯性力多了个增量△f*c = f*c’- f*c , △f*c与f*c 方向相同.我们可以把△f*c 分解为与地表垂直和水平的两个分量. 如果物体所在纬度为?, 不难看出, 其中的水平分量△f*c sin ?就是我们所探讨的水平方向的地转偏向力. 这个力垂直于物体速度方向,水平向右, 如右上图所示. 当物体沿纬线向西运动时, △f*c 与f*c 方向相反, 指向地轴, △f*c 的水平分量△f*c s in ?仍然是垂直于物体速度方向水平向右的.

同理可证, 在南半球, △f*c sin ?是直于物体速度方向水平向左的.沿赤道运动的物体, △f*c sin ?的水平分量永远等于0 .在右上图中，f*d=△f*c sin ?，即把沿纬线运动时的地转偏向力记做了f*d

五、斜穿经纬线运动的偏向是上述两种成因不同的偏向现象

的叠加

由速度的合成原理可知, 近地表物体的水平运动速度均可分解为沿经线的运动和沿纬线的运动; 这两种运动所造成的偏向趋势虽然是相同的, 但是产生原因是不同的.

为了更便于理解，查阅出地转偏向力的大小公式：（见如下截图，其中?为纬度,A为地转偏向力的大小）

六、结论

总的来说, 认为地转偏向力就是科里奥利力是不准确的.

只有沿经线运动物体的地转偏向力才是科里奥利力. 而沿纬

线运动物体的地转偏向力是离心惯性力沿地表的一个分力

七、地转偏向力与三圈环流的形成

明白了地转偏向力的实质，我们便可以理解中学阶段难以理解的三圈环流的形成过程：从北半球来看（不考虑下垫面），赤道地区上升的暖空气，在气压梯度力作用下，由赤道上空向北流向北极上空（南风），受地转偏向力影响，由南风逐渐右偏成西南风，到30°N 附近上空时偏转成了西风，来自赤道上空的气流不能再继续北流，而是变成自西向东运动。由于赤道上空的空气源源不断地流过来，在30°N附近上空堆积，产生下沉气流，致使近地面气压升高，形成副热带高气压带。近地面，在气压梯度力作用下，大气由副热带高气压带向南北流出。向南的一支流向赤道低压，在地转偏向力影响下，由北风逐渐右偏成东北风，称为东北信风?东北信风与南半球的东南信风在赤道附近辐合上升，在赤道与副热带地区之间便形成了低纬环流圈。近地面，从副热带高气压向北流的一支气流，在地转偏向力的作用

下逐渐右偏成西南风即盛行西风。从极地高气压带向南流的气流（北风）在地转偏向力影响下逐渐向右偏形成

东北风，即极地东

风。较暖的盛行西

风与寒冷的极地东

风在60°N附近相遇，

形成锋面（极锋）。

暖而轻的气流爬升

到冷而重的气流之

上，形成了副极地

上升气流。上升气

流到高空，又分别

流向南北，向南的

一支气流在副热带

地区下沉，于是在

副热带地区与副极

地地区之间构成中

纬度环流圈;北的一支气流在北极地区下沉,是在副极地地区与极地之间构成了高纬度环流圈。由于副极地上升气流到高空便向南北流出,使近地面的气压降低,成了副极地低气压带。同理，南半球同样存在着低纬、中纬、高纬三个环流圈。因此，在近地面，共形成了7个气压带、6个风带。

八、其他地转偏向力实例：

1. 在运动场的椭园形跑道上,规定比赛时要逆时针跑·这是为了运动员进入弯曲的跑道时，地转偏向力可以抵消一部分离心，可以减小运动员身体的倾斜角度,于是速度快,却不易摔倒。

2. 热带气旋(北太平洋上出现的称为台风)的形成也受到科里奥利力的影响。驱动热带气旋运动的原动力是一个低气压中心与周围大气的压力差，周围大气中的空气在压力差的驱动下向低气压中心定向移动，这种移动受到科里奥利力的影响而发生偏转，从而形成旋转的气流，这种旋转在北半球沿着逆时针方向而在南半球沿着顺时针方向，由于旋转的作用，低气压中心得以长时间保持。

3. 在北半球,河流冲刷右岸,洋流右偏,台风路径的偏向西北,人造卫星起飞的西偏,火车右轨耗损大。

昼夜交替和时差教案

太阳光线 昼 半 球 夜 半 球 第1章 第3节 地球的运动之昼夜交替和时差 教学目标 1、理解昼夜交替及地方时产生的额原因，能联系实际进行简单的区时计算。 2、知道地转偏向力对地表水平运动方向的影响。 重点：地球自转的地理意义。 难点：地转偏向力对地表水平运动方向的影响。 教学过程 一、昼夜交替 1、晨昏线的概念及判断 晨昏线是 半球的分界线。首先它是一个大圆，相对于太阳来说是不动的，只是因为地球自转，相对于地球而言运动，所以晨昏线的更替方向与地球自转方向 ，即自 向 更替。 晨线和昏线的判断要牢牢抓住地球自转方向，如果晨昏线的西侧是夜半球，东侧是昼半球，则为 线；反之，晨昏线的西侧是昼半球，东侧是夜半球，则为 线。 2、晨昏线(圈)的运动过程 由于晨昏线是昼夜半球的分界线，随着地球的自转，晨昏线不停地由 向 运 动。同时，由于太阳直射点的南北移动并且晨昏线始终与太阳光线 ，晨昏线在以圆心为中心，在 和 之间摆动，如图所示：AB 为晨昏线(圈)(阴影部分为黑夜)

3、晨昏线、昼夜半球与太阳高度 ②太阳直射光线与晨昏线成90 ③直射点A B的纬度之和等于90o； 如当太阳直射在北回归线（23o26′N）时， 切点B的纬度为66o34′N或66o34′S。 当太阳直射在20oS时，切点B的纬度为 70o′N或70oS。 4、昼夜更替： 由于地球是的球体，太阳只能照亮半个地球(即半球)，地球不停地自转，昼夜就会不断地交替。昼夜交替的周期就是日即小时。 自转产生了昼夜更替现象，但地球不自转有昼夜更替现象吗？合作探究 在下图中的绘出晨昏线，并用阴影部分表示夜半球。

科氏力公式推导

科氏力成因：非惯性系坐标系统下产生的附加作用力。 如图所示， 设在距圆心为r 的时刻，径向速度为v 沿Y 轴正向，切向速度为r ω沿轴X 正向。此时， X 轴的速度为0x v =r ω， Y 轴的速度为0y v v =， 则经历短暂时间dt 后，转盘转动角度=t θω， X 轴的速度为x v =()()()sin cos v dt r vdt dt ωωω++， Y 轴的速度为 ()()()cos sin y v v dt r vdt dt ωωω=++， 方法一：因为dt 是极小量，故()sin dt dt ωω=，()cos 1dt ω=，上两式变为 X 轴的速度为x v =()v dt r vdt ωω++， Y 轴的速度为()y v v r vdt dt ωω= ++， 故有 X 轴加速度为()02x x x v dt r vdt r v v a v dt dt ωωωω++??===， Y 轴加速度为()()0222y y y v v v r vdt dt v a r vdt r O dt dt dt ωωωωω?++?===+=+。

方法二：直接求极限， X 轴加速度为()()()00 0sin cos 2lim lim x x x dt dt v dt r vdt dt r v v a v dt dt ωωωωω→→++??===， Y 轴加速度为()()()0200cos sin lim lim y y y dt dt v v v dt r vdt dt a r dt dt ωωωω→→?++= ==。 切向加速度x a 即为科氏加速度，柯氏力2F m v ω=，当转动角速度矢量ω与质点线速度v 不垂直时，应将速度v 往垂直于ω的方向作投影，设夹角,v ωθ→→=，投影量为sin v θ，此时科氏力为2sin 2F m v m v ωθω→→==×切， 此外仍有径向向心加速度2y a r ω=，向心力2F m r ω=向。

气象学与气候学习题3

18气象学习题(有答案)-3 5.在气温为℃时，测得水汽压为；7.简述水汽压、相对湿度的日变化、年变化特征和原；9.土壤中的水分是通过哪些方式蒸发的试针对这些；10.在什么条件下容易形成露和霜为什么；11.某日晨最低气温tm＝10℃，露点td＝9℃；12.降水是如何形成的为什么在云中，冰水共存或；14.降水变率的意义是什么为什么降水变率大的地；15.一团温度为 5. 在气温为℃时，测得水汽压为，气压为 hPa，试求比湿、相对湿度、饱和差和露点温度。 6. 开水杯上和夏天冰块周围均可出现水汽凝结成的水雾，试分析这两种现象形成的原因并比较其形成过程的异同点。 7. 简述水汽压、相对湿度的日变化、年变化特征和原因。 8. 某日气温为℃，水温为℃，相对湿度为70%，水面蒸发速率为日，如果次日水温升为℃，其它条件不变，则水面蒸发速率变为多少 9. 土壤中的水分是通过哪些方式蒸发的试针对这些方式提出保墒措施。 10. 在什么条件下容易形成露和霜为什么 11. 某日晨最低气温tm ＝10℃，露点td ＝9℃，据预报次日晨tm ＝8℃，t d 不变，试估计次日晨是否有雾如有的话可能是什么雾为什么 12. 降水是如何形成的为什么在云中，冰水共存或大小水滴共存时有利于降水的形成 13. 简述人工降水的原理和方法。

14. 降水变率的意义是什么为什么降水变率大的地区易发生旱涝 15. 一团温度为15℃，相对湿度为80%的空气块，从海平面处开始翻越一座2 000米高的山脉，忽略饱和前水汽压的变化，求迎风坡的云高和山顶处的水汽压。 16. 解释名词：水汽压、比湿、相对湿度、饱和差、露点温度、农田蒸散、平流雾、降水量、降水距平、降水相对变率、干燥度、水分利用率、蒸腾系数。 第五章 一、名词解释题： 低气压：又称气旋，是中心气压低，四周气压高的闭合气压系统。 高气压：又称反气旋，是中心气压高，四周气压低的闭合气压系统。 地转风：当地转偏向力与气压梯度力大小相等，方向相反达到平衡时，空气沿等压线作直线运动所形成的风。季风：大范围地区的盛行风向随季节而改变的风，其中1月和7月风向变换需在120°以上。 海陆风：在沿海地区，由于海陆热力差异，形成白天由海洋吹向陆地，夜间风由陆地吹向海洋，这样一种昼夜风向转变的现象。 山谷风：在山区，白天风从谷地吹向山坡，夜间由山坡吹向山谷这样一种以日为周期的地方性风。 焚风：气流越山后在山的背风坡绝热下沉而形成的干而热的风。 标准大气压：温度为0℃，在纬度45°的海平面上的大气压力，其值为。 二、填空题：

科里奥利力

匀速转动系统中科里奥利力的推导 建立如上图所示的转动系统。记静止坐标系为参照系S ，转动坐标系xoy 为转动参照系S ’。两个参照系有共同的轴ok ，且xoy 坐标系作匀速圆周运动，角速度为。 假设有一个点P （质量为m ）在运动，其相对o 的位移为??r xi yj =+ 。这里需要注 意，xoy 坐标系是转动的，也就是说?i 和?j 是岁时间改变的：???di i j dt ω== ，???dj j i dt ω==- 。 现在，我们就可以通过对r 求两次导来求得质点P 的加速度了： ??()????dr d xi yj v xi yj x j y i dt dt ωω+===++- 222??????????????()()2()dv a xi x j yj y i x j x i y i y j dt xi yj yj xi xj yi ωωωωωωωω==++-+---=+-++- 上式中分三项，（1）x 和y 是P 相对转动参照系S ’的轴向加速度，合计为??a xi yj '=+ ，称 为相对加速度；（2）2??()yj xi ω-+=2r ω-? ，沿径矢r 指向o ，是由于xoy 系绕轴转动以角 速度ω转动引起的，称为向心加速度；（3）??2()xj yi ω- = 2v ω'-? ，由xoy 系统转动的角速度ω （=?k ω）和P 在xoy 中运动的速度v ' （=??xi yj + ）共同决定，方向垂直于ω 和v ' 所决 定的平面，2v ω'-? 称为科里奥利加速度，相应的有科里奥利力为 2mv ω'? 。

注：如果xoy坐标系是作变加速圆周运动，则在计算结果中会出现包含 d dt ω ω= 的项，这一 下称为切向加速度（这里不做详细推导）。

昼夜交替和地转偏向力教案鲁教版

第二节地球自转的地理意义 第一课时昼夜交替和地转偏向力 教学目标： 知识与技能：掌握地球自转的方向、周期、速度；理解昼夜现象及昼夜交替的原因；掌握晨昏线及判。掌握地转偏向力产生的原因及物体的偏转规律。 过程与方法：通过多媒体演示，培养学生分析、归纳、推理、解决问题的能力。 情感态度与价值观：培养学生树立辩证唯物主义观和科学的宇宙观。 教学过程： [情境创设]中国是受台风侵袭最频繁的国家之一。从卫星影像可以看出，途径我国东部海域的台风中心，其气流旋转呈逆时针方向；北半球江河中的旋涡也呈逆时针方向，为什么会有这样的规律呢-----？ [教师]我们在初中已经学习了地球的自转，地球绕其自转轴的旋转运动叫做地球自转。请同学们用地球仪演示地球的自转运动。 （说明）教师在观察学生演示时要注意学生可能出现的各种错误，在学生演示后，教师一定要纠正学生所犯的错误。一般而言，学生容易犯错误有：地球自转的方向；地轴的倾斜方向等。 [播放课件]地球的自转 [教师提问]如果从北极上空看地球，它是作顺时针旋转，还是作逆时针旋转？如果从南极上空看，情况又是怎样呢？请你画出示意图。 [学生归纳] 侧视：自西向东 俯视北极上空逆时针旋转 南极上空顺时针旋转 [板图讲解]地球自转周期——恒星日：23时56分4秒。 [承转过渡]地球自转速度分为线速度和角速度，所谓角速度就是作圆周运动的物体单位时间内绕过的角度，根据角速度的定义，结合演示，请同学们计算地球自转的角速度，并归纳地球上任意点的角速度的规律， [学生活动]演示、思考、得出结论： 地球自转的角速度大约是15o每小时。地球表面除南北极点外，任何地点的角速度都一样。 [播放课件]地球自转角速度和线速度 [分组讨论] 线速度就是作圆周运动的物体单位时间内走过的弧长。地球表面各点随地球自转的线速度是否相等？如何计算？如果不等，又有怎样的变化规律？ [教师指导]从全球角度观察，让地球自转一周，地表各点的线速度即可算；引导学生回忆纬线的变化规律即可得出上题答案 师生共同得出结论： 地球自转的线速度因纬度不同而有差异，变化规律是：随纬度增加而降低。 图1-2-2，纬度60o处的线速度约为赤道处的一半。 [播放课件]地球自转角速度和线速度 [提出问题]根据前面的计算，思考南北极点的角速度和线速度是多少？ [学生总结]南北两极点角速度、线速度都为0，即南北两极点既无角速度，也无线速度。[承转过渡]昼夜交替 [模拟演示]用手电筒模拟太阳的平行光，演示地球在太阳系中的自转运动。

地转偏向力

地转偏向力 地转偏向力 水平地转偏向力亦称地偏力，因为地球自转而产生的以地球经纬网为参照系的力。地转偏向是科氏力(科里奥利力)在沿地球表面方向的一个分力。是常被引入的第3类惯性力，前两类为平动惯性力和惯性离心力，当物体相对做匀速圆周的参考系有速度时，引入此力，由于比较复杂，很少被讲到，所以经常被人遗忘，表达式为f=2mvωsinφ 概述 由于地球自转而产生作用于运动空气的力，称为地转偏向力，简称偏向力。它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在)，只能改变(水平运动)物体运动的方向，不能改变物体运动的速率。地转偏向力可分解为水平地转偏向力和垂直地转偏向力两个分量。由于赤道上地平面绕着平行于该平面的轴旋转，

地转偏向力 空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与地平面垂直的平面内，故只有垂直地转偏向力，而无水平地转偏向力。由于极地地平面绕着垂直于该平面的轴旋转，空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与转动轴相垂直的同一水平面上，故只有水平地转偏向力，而无垂直地转偏向力。在赤道与极地之间的各纬度上，地平面绕着平行于地轴的轴旋转，轴与水平面有一定交角，既有绕平行于地平面旋转的分量，又有绕垂直于地平面旋转的分量，故既有垂直地转偏向力，也有水平地转偏向力。产生原因 原因简述如下：物体为保持水平惯性运动，经纬网因随地球自转而产生相对加速度。 下面是“算如流”给出的通俗解释 地转偏向力

首先要说明的是，地转偏向力向右是在北半球，在南半球则都向左，当然这些向右向左都是相对于前进方向来说的，下面说的都是北半球的情况。 1.由于各纬度的角速度都一样，从北向南飞的时候，南边的圈大，所以线速度大，所以在北边的时候具有的一个小的线速度与南边的线速度相比就显的慢了，所以其就由于惯性表现出往右偏。向北也一样，由快的地方到慢的地方，速度‘超前’了，前进方向上也就向右偏了。 2.沿纬线向东西方向飞，这时候由于重力的方向指向地心，而纬圈转的方向指向的圆心并不是地心，你可以好好想想，所以由于这个角度，向心力不能完全抵消你围着纬线的圆心转的那个离心力，所以一综合，也会往右偏。 3.赤道不受地转偏向力正是因为地心正好就是纬圈旋转的圆心，二者重合了，正好重力可以抵消掉向外的力。最后，南北两极地转偏向力最大科里奥利效应 简述 当空气环绕着旋转的地球表面远距离移动时，它最初的向东的动量在地表开始改变。我们知道，地球是由西向东旋转的，赤道地区旋转的线速度最大，随着纬度越高，线速度越来越小，到了极点减为零。设想空气从低纬度地区移向北极：在最初，空气是具有与源地相同的向东速度的；当空气接近极点时，在那儿的地球转动为零，而这股空气却继续保持着它原来的向东的动量（假设没有因为摩擦而耗损的话），于是它会相对于目的

一种推导科里奥利加速度的简单方法

一种推导科里奥利加速度的简单方法第一封信 在许多普通物理教材中对科里奥利力都避而不谈。大概都是因为科里奥利加速度太抽象，其推导又很复杂所致。我最近找到一个简单的方法，不仅使科里奥利加速度更加直观，而且其推导也极为简单,只要知道如何根据定义来推导质点做圆周运动时的加速度a=ωv 的方法就可以了。现介绍如下。 设质点以速度v ，在以角速度ω转动的参照系中，垂直于转动轴的平面里，从A 点通过转轴O 向B 点运动时（如图中的绿线所示），由于转盘转过了θ角，而实际到达了B ’点，如图所示。在此过程中，开始时刻质点既有指向转轴的相对速度v 又跟随转盘以角速度ω旋转的牵连速度v t 所以其速度方向为AC 。当A 点距离转轴足够近时其牵连速度v t 足够小，其合速度的大小仍为v 。随着质点的运动，转盘不断旋转。所以质点的运动实际为一圆弧。其速度方向时刻与圆弧相切。到达B ’点时，同样具有相对于转轴的相对速度v ，又有跟随转盘旋转的牵连速度v t 。可以看出其所对应的圆周角∠ADB ’，等于转盘转过的角度θ。而质点的圆周运动所转过的角度即其所对应的圆心角∠AO ’B ’等于转盘所转过角度θ的2倍，即其速度该变量为2v v θ?=?，所以其加速度为a=2ωv .此即科里奥利加速度，又称旋转加速度。其方向是与其速度v 垂直指向圆心O ’的。当物体在其他点运动时，则可以把转动参照系移到该点，而成为不仅有转动且有圆周运动的参照系。则可得到物体不仅具有科里奥利加速度且有向心加速度。若物体不是在垂直于转轴的平面内，而是其运动方向与转轴有夹角θ，则其科里奥利加速度为a 科=2ωvsin θ。 首先要说的是，对科里奥利加速度的推导，一般是在理论力学中进行的，这种推导是建立在矢量分析的基础之上的。而在普通物理教材中对科里奥利加速度都避而不谈，因为大一的学生刚刚学习了数学分析。在我所接触到的普通物理教材中只有福里斯的普通物理中有关于科里奥利加速度的讨论。当然在目前把微积分的基本方法下放的高中的情况下，大一的普通物理是如何讲的，我不太清楚。不过我想仍然不应超出数学分析的水平。你上次在教科所见面时，提到在普通物理中关于科里奥利加速度的推导。我不知道你所说的是哪一本普通物理。我的出发点，就是在普通物理的水平上来推导科里奥利加速度。为此，我把福里斯的普通物

关于地转偏向力的总结学习

自然地理中的地转偏向力学习 一、学习背景（整体看） 依据《普通高中地理课程标准（实验）》和往年的《地理高考考试大纲》可知，我们应重视对地理基础知识的学习，要整体把握地理原理和地理规律，整体了解一些基本的地理过程。具备良好的地理素养对于树立正确的世界观、人生观和价值观都很有帮助。 高中地理课程总体分为必修和选修两块，必修的内容分为必修1（自然地理）、必修2（人文地理）和必修3（区域地理）。其中地理1（以人教版为例）的知识结构是： 必修1自然地理基础知识的囊括的内容有： （1）基本原理：太阳辐射对地球的影响，地球运动的地理意义，地球的圈层结构，大气受热过程，天气系统的特点，全球气候变化，地表形态变化的原因，自然灾害发 生的原因等。 （2）基本规律：气压带、风带的分布和移动规律，洋流的分布规律，地理环境地域分

异规律等。 （3）基本过程：地壳内部物质循环、大气环流、水循环、大洋环流等。 在以上教材知识点编排的背景下，今天我想带大家学习的是关于必修1“地球的运动”这一节中首次提到的“地转偏向力”。 别看它只是一段话，就以为它没有内容，其实关于地转偏向力的产生还是很有意思一个知识点。在历史上早有一些伟大的人早对它进行过猜想和论证，代表人物有牛顿和科里奥利。 艾萨克·牛顿: 1643.1.4-1727.3.31，英国人，他研究领域涉及物理学、数学、天文学、科学等，他也在前人开普勒的基础上提出过万有引力定律和牛顿运动定律。 牛顿万有引力定律：任意两个质点有通过连心线方向上的力相互吸引。该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离的平方成反比，与两物体的化学组成和其间介质种类无关。 牛顿第一定律：一切物体在没有受到力或合力为零的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

高中地理：地转偏向力知识点

1、地转偏向力的成因 根本原因：地球的自转 由于地球自转而产生作用于运动物体的力，称为地转偏向力，简称偏向力。它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在)，只能改变水平运动物体运动的方向，不能改变物体运动的速率。 2、正确判断偏转方向 原始箭头朝外再看 左和右 原始箭头朝外再看 左和右 原始箭头朝外再看 左和右 忍不住要讲3遍 箭头朝外 就好像你在草原上 射箭一样

......................关注“木子地理”，更多精彩内容................. 3、与地转偏向力有关的知识点 ......................关注“木子地理”，更多精彩内容................. 侵蚀岸与沉积岸 平直河道的地表径流在流淌的过程中会受到地转偏向力的影响，地转偏向力使河流向那边偏转，哪边就会成为侵蚀岸，另外一岸是沉积岸。 我们称之为“凹岸侵蚀，凸岸堆积”

实际运用小技巧

凹岸被侵蚀以后，岸会变陡 适宜建立港口 但容易发生洪水，应注意加固堤坝，防洪。 凸岸以堆积为主，岸会变缓 适宜建立居民区 曲流的侵蚀岸与沉积岸 小细节 曲流在判断侵蚀岸和沉积岸的时候 只需要看水来的方向即可 图中的河流在①与②、③与④的时候是曲流，可直接根据水来的方向判断①与③时侵蚀岸，②与④是沉积岸。 但是⑤与⑥是平直的河道，需要根据地转偏向力进行判断。

......................关注“木子地理”，更多精彩内容.................风向的形成 地球近地面由于气压差形成的风 会受到地转偏向力的影响 气旋与反气旋 在地转偏向力的影响下

生活中的惯性力,科里奥利力,举例说明自然界中科里奥利效应

生活中的惯性力，科里奥利力， 举例说明自然界中的科里奥利效应 摘要：本文通过举例介绍了惯性力及科里奥利力的相关概念，列举了自然界中的科里奥利效应。 关键字：惯性力科里奥利力科里奥利效应 1、引言 牛顿运动定律一直被人们广泛应用，其在动力学中有着不可撼动的地位，然而它只适用于惯性系。在非惯性系中，牛顿运动定律并不适用。为了在非惯性系中方便的解决力学问题，人们假象在该体系中，除了相互作用所引起的力之外还受到一种由于非惯性系而引起的力——惯性力。惯性力的引入使牛顿运动定律仍然可以在非惯性系中被用来解决力学问题。同样的，人们在旋转体系中引入了科里奥利力，使得可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程，大大简化了旋系的处理方式。 2、惯性力 惯性力是指当物体加速时，惯性会使物体有保持原有运动状态的倾向，若是以该物体为坐标原点，看起来就仿佛有一股方向相反的力作用在该物体上，因此称之为惯性力。因为惯性力实际上并不存在，实际存在的只有原本将该物体加速的力，因此惯性力又称为假想力。 例如,设想有一静止的火车，车厢内一光滑桌子上放有一个小球，小球静止； 现在火车开始加速启动，在地面上的人（显然他选用了一个惯性参考系——地面）看来，小球并没有运动， 但是在火车上的人看来， 小球沿着与火车运动方向 相反的方向在运动，且加 速度和火车的加速度大小 相等，方向相反（如图）。 以火车为参考系，小球处 于一个非惯性系中，于是 我们引入一个惯性力F*， F*=ma 这样就可以从形式上解释 火车上的人观察到的现 象。这只是为了能在非惯性系里面运用牛顿运动定律研究问题，事实上惯性是物体本身的性质，而不是力。 3、科里奥利力 旋转体系中质点的直线运动科里奥利力是以牛顿力学为基础的。例如，一人A 在某圆盘中扔出小球，若圆盘静止，人B可接到A扔出的球；若圆盘以一定角速度转动转动，A扔出的球可到达B’点，B接不到A扔出的球（如图）。 为了描述旋转体系的运动，需要在运动方程中引入一个假想的力，这就是科里奥利力（图中Fc）。在旋转体系中进行直线运动的质点，由于惯性，有沿著原有运动方向继续运动的趋势，但是由于体系本身是旋转的，在经历了一段时间的运动之后，体系中质点的位置会有所变化，而它原有的运动趋势的方向，如果以

2020年辽宁省鞍山市千山区高三文综适应性训练一(地理试题)(解析版)

鞍山千山区高三文综适应性训练一 （地理试题） 第Ⅰ卷（选择题,共44分） 本卷共11个小题,每小题4分,共44分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。 河南睢县是古代鞋服的重要产地，汉代誉称“锦绣襄邑”。2012年以来睢县抓住产业转移的机遇，以优化招商、安商、兴商环境为根本，锁定行业龙头企业、品牌企业，通过实施链式招商等多措施促进制鞋产业发展，如今被誉为“中原鞋都”。从“一枝独秀”到“遍地开花”，安踏嘉晋、广硕嘉鸿、豪烽、足力健等近200家鞋企相继入驻睢县。据此完1～3题。 1.河南睢县能够快速发展成为“中原鞋都”最关键的因素是（） A. 鞋服历史悠久 B. 政策引领扶持 C. 地理位置独特 D. 劳动力丰富 2.近200家鞋企相继入驻睢县，主要目的是（） A. 加强鞋企间信息技术交流 B. 降低产品的研发设计成本 C. 获取充足的高素质劳动力 D. 节约鞋服制造业原料成本 3.不利于睢县制鞋企业实现高质量发展的措施是（） A. 加快产品更新设计 B. 拓展国际消费市场 C. 创新生产加工技术 D. 快速扩大生产规模每年11月末到次年3月初渤海都会出现不同程度的结冰现象，正常冰情年份，渤海海冰面积约为渤海总面积的40%左右，渤海湾的海冰是北半球最靠南的海冰。如图示意渤海的位置。据此完成4～6题。 4.渤海成为北半球冬季最靠南的海冰区的主要原因是（） ①纬度高，气温低 ②受冬季风影响 ③海水盐度低 ④人类活动强度大 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ③④ 5.每年冬季渤海海域冰情最严重的海区是（） A. 辽东湾 B. 渤海湾 C. 莱州湾 D. 渤海海峡 6.渤海海冰作为战略性淡水新资源的地位日益凸显，主要原因有（） ①海冰可再生

下面用科里奥利力向大家详细介绍一下有关傅科摆的问题

科里奥利现象和傅科摆小论文 小论文人员分配： 组长：耿蕾 主讲：耿蕾 查资料：杜欣赵华鞠大升 写论文：鞠大升赵华杜欣耿蕾 我们生活在一个物质的世界，人类从古至今在不停地对身边的一切进行探索，从小的现象得到启发，进而上升到理论，直至推动整个社会的发展。 科里奥利现象和科里奥利力是常常发生在我们的事， 傅科摆是科里奥利力的一个重要应用。 （一）科里奥利现象和科里奥利力 我们现在从一个简单的例子说起。如图1.设在以角 速度ω沿逆时针方向转动的水平圆盘上，沿同一半径坐 着两个儿童，童A靠外，童B靠内，二者离转轴O的距 离分别为V A和V B，童A以相对于圆盘的速度V’沿半径 方向向童B抛出一球。如果圆盘是静止的，则经过一段 时间△t=（V A－V B）/V’后，球会到达童B，但结果是球 图1：水平转盘 到达了童B转动的前方一点B’，对这个现象可如下分析， 由于圆盘在转动，故球离开童A的手时，除了具有径向速度V’外，还具有切向速度V tA，而童B 的切向速度为V tB，由于童B的位置靠近圆心，所以V tA＞V tB，在垂直于AB的方向上，球运动得比B远些。这是在盘外不转动的惯性系观察到的情形。 对于以圆盘为参考系的B，他只看到A以初速度向他抛来一球，但球并未沿直线到达他，而是向球球运动的前方的右侧偏去了，这一结果的分析发现，地球在具有径向初速度V’的同时，还具有了垂直于这一方向而向右的加速度a’，应用牛顿第二定律对于加速度的解释，既然球出手后在水平方向上没有受到“真实力”的作用，那么球一定受到了一个垂直于速度V’而向右的惯性力Fc。这种在转动参考系中观察到的运动物体（由于转动参考系中各点的线速度不同而产生）的加速现象中科里奥利效应，产生此效应的虚拟的惯性力叫科里奥利力。 利用此例可导出科里奥利力的定量公式。以转动系为参考系，球从A到达B’的时间是△t’=（V A－V B）/V’。在△t’时间内球偏离AB的距离BB’=（V tA－V tB）△t’=ω（V A－V B）△t’= V’ω（△t’）2，在△t’很小的情况下，可以认为沿BB’的运动是匀加速运动而初速为0，以a’表示以加速度应用BB’=1/2 a’（△t’）2，与上一结果比较可得：a’=2V’ω。在此转动参考系内形式地应用牛顿第二定律，可得科里奥利力大小为F C=ma’=2m V’ω。在此例中，圆盘沿逆时针方向转动，科里奥利力方向指向质点运动的右方。同理，如果圆盘沿顺时针方向转动，则科里奥利力的方向指向质点运动的左方。 一般地可以证明，当质量为m的质点相对于转动参考系（角速度矢量为ω）的速度为V时，则在转动参考系内观察到的科里奥利力为 Fc=2m V ×ω。（1） 转动参考系上物体运动时受另一种惯性力（科里奥利力）的作用现象是法国一位工程师和物理学家科里奥利发现的。我们的地球就是一个转动参考系，所以在地面上运动的物体一般都受科里奥利力的作用。1851年，法国科学家傅科做了一个著名的实验，他从巴黎葬院的穹顶上悬挂了一副67米长的绳索，下面吊着一个28公斤重的摆锤。随着每一次摆动，地上巨大的沙盘便留下摆

科里奥利效应

科里奥利力的有关现象 摘要：生活中的一些小现象，只要善于探索，就能得到启发，甚至上升到理论，如科里奥利效应。科里奥利力在我们的课本中没有出现，但是作为一个极其重要的物理现象，我们有必要了解科里奥利力在生活中的一些现象，以此来丰富我们对自然的认识。本文着重从生活中的现象入手，简单解释了科里奥利效应产生的原因，并列举了常见的科里奥利现象。希望对大家有所帮助。 正文： 首先从一个老师上课讲过的小例子说起。生活中如果你从桥的一头走到另一头，或者在直线行驶的汽车内从车尾走到车头，你将不会有任何困难。但是，如果你在一个不同部分以不同的速度运动的物体上行走时，那么，情况就大不一样了：假定有一个旋转台或者任何一个绕其中心旋转的平台，整个平台的整体在旋转。很显然，我们知道越靠近圆心，线速度越小；越靠近边缘，线速度越大。 我们回到老师举得例子：假定你站在中心附近的那个点上，想要直接从中心出发的一条直线上走向靠近外缘的那个点。在中心附近的出发点上，你取得了该点的速度，缓慢地运动。当你向外走时，惯性效应使你保持缓慢运动，不过，当你越往外走的时候，你脚下的台面转动得越快：你本身的慢速和台面的快速的结合，使你觉得你在被推向与旋转运动相反的那个方向去。如果旋转台是在反时针方向转动，你就会发现，当你向外走时，你的路线越来越明显地顺时针方向弯曲。 反之，如果你从靠近外缘的一点出发向内行进，你就会保持着出发点的快速运动，但你脚下的台面运动得越来越慢。因此，你会觉得你在旋转方向上被越推越远。如果旋转台是反时针方向运动，那么，你的路线会再次越来越明显地顺时针方向弯曲。科学家甚至做过一个小实验：如果你从靠近中心的一点出发，向靠近外缘的一点走去，然后回头向靠近中心的一点走去，而且沿着阻力最小的路径前进，你就会发现，你走的路径大体上是一个圆形。 法国物理学家科里奥利于1835年第一次详细地研究了这种现象，因此这种现象称为“科里奥利效应”。有时也把它称为“科里奥利力”，但它并不真是一种力，它只不过是惯性的一种作用效果。 科里奥利效应对质量大的物体作用尤其明显。在日常生活中最重大的意义，是同旋转着的地球有关。地球是绕着地轴旋转的，从赤道向南北两极运动的过程中，由于半径变小，从而使地表的线速度变小。试想：从热带向北流动的一阵风或一股海流，起初随着地球的旋转，从西向东转动得非常快。当它向北流动时，它保持着它的速度，而地表的运动速度却越来越小。因此，风或海流就会超过地表，并且越来越向东沿着曲线前进。最后，风或海流就在北半球顺时针方向划一个大圆圈（这也正是北半球的台风总是呈现一个逆时针的旋转方向），而在南半球则反时针方向划一个大圆圈。正是这种造成曲线运动的科里奥利效应，在更加集中（因而更加有力）时，就会形成飓风，如果还要更加集中和更加有力，就会形成龙卷风。

浅谈地转偏向力的影响

浅谈地转偏向力的影响 黄琪1142041084 生命科学学院2011级生态专业 摘要：水平地转偏向力亦称地偏力，因为地球自转而产生的以地球经纬网为参照系的力。地转偏向是科氏力（科里奥利力）在沿地球表面方向的一个分力。对于自然界和人们的生活有着潜移默化的影响，从气流洋流的流向，到皮鞋的磨损都与地转偏向力有关。 关键词：地转偏向力北半球大气运动手性植物洋流冲积平原 1.地转偏向力简介 由于地球自转而产生作用于运动物体的力，称为地转偏向力，简称偏向力。它只在物体相对于地面有运动时才产生(实际不存在)，只能改变水平运动物体运动的方向，不能改变物体运动的速率。地转偏向力可分解为水平地转偏向力和垂直地转偏向力两个分量。由于赤道上地平面绕着平行于该平面的轴旋转，空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与地平面垂直的平面内，故只有垂直地转偏向力，而无水平地转偏向力。由于极地地平面绕着垂直于该平面的轴旋转，空气相对于地平面作水平运动产生的地转偏向力位于与转动轴相垂直的同一水平面上，故只有水平地转偏向力，而无垂直地转偏向力。在赤道与极地之间的各纬度上，地平面绕着平行于地轴的轴旋转，轴与水平面有一定交角，既有绕平行于地平面旋转的分量，又有绕垂直于地平面旋转的分量，故既有垂直地转偏向力，也有水平地转偏向力。 2.产生的原因及计算方式 2.1产生原因

George-Gate的《定性分析地转偏向力》一文从科里奥利力的角度分析得出：对于水平运动的物体，在北半球，其所受的地转偏向力指向运动方向的右手边，在南半球，地转偏向力指向运动方向的左手边；对于在竖直方向运动的物体，无论在哪个半球，若物体竖直向上运动，则地转偏向力指向正西方，若物体竖直向下运动，则地转偏向力指向正东方。对于一个作一般运动的物体，可将其速度分解成竖直方向和水平方向两个分量，分别求出两分速度对应的地转偏向力后对两力求矢量和。 由于除南北两极外，各纬度的角速度都一样，从北向南飞的时候，南边的圈大，即越向南纬线越长，所以线速度大，所以在北边的时候具有的一个小的线速度与南边的线速度相比就显的慢了，所以其就由于惯性表现出往右偏。向北也一样，由快的地方到慢的地方，速度“超前”了，前进方向上也就向右偏了。 沿纬线向东西方向飞（这里要分两种情况讨论，1：由西向东，2：由东向西），这时候由于万有引力的方向指向地心，而纬圈转的方向指向的圆心并不是地心，所以由于这个角度，万有引力不能完全提供你围着纬线的圆心转的那个向心力，所以一综合：情况1下：严格按照纬度方向运动的物体会向赤道方向受到一个重力的分力。情况2中：严格按照纬度方向运动的物体同样会受到向着赤道的分力。这种情况2不符合所谓的北半球都向右偏离。个人认为：由于无法做到完全按纬度，实际情况中，所有运动肯定与纬线方向有夹角，一旦有夹角，就可以直接看南北方向的分量，而这一分量会向右偏。 赤道不受地转偏向力正是因为地心正好就是纬圈旋转的圆心，二者重合了，正好重力可以抵消掉向外的力。最后，南北两极地转偏向力最大。

科里奥利力教案

陇南师范高等专科学校 《大学物理学》 教案 本讲名称：科里奥利力 授课教师：万瑞斌 日期：2015年4月18日 （一）教学目标 1、了解自然界及生活中有关科里奥利力的一些现象； 2、理解惯性离心力和科里奥利力产生的原因； 3、掌握科里奥利力公式推到； 4、用科里奥利力解释自然界及生活中的一些基本现象。 （二）教学重点 1、理解科里奥利力产生的机制； 2、用科里奥利力解释自然界及生活中的一些基本现象。 （三）教学难点 1、科里奥利力公式推到；

2、特殊情况下的科里奥利力向普遍情况过渡； 3、科里奥利力的应用。 （四）教学思路 通过自然界以及生活中的一些有关科里奥利力的有趣物理现象（譬如：北半球河水冲击河岸的右侧，北半球铁轨的右侧磨损严重，洗衣机放水的时候会出现逆时针旋转的漩涡，龙卷风的形成，傅科摆等）引入科里奥利力的概念，然后分析科里奥利力产生的原因及条件，并从质点在转动体系中做匀速直线运动的情 形推导出科里奥利力的表达式F=-2m ωv ，再过渡到一般情况v m F C ?-=ω2，最 后再回过头来用科里奥利力解释前面提到的一些物理现象。 （五）教学手段和方法 由于物理学科自身的特点，采用板书讲授，这样让学生可以更好的了解公式的来龙去脉，即可以培养学生的物理直觉，又可以增强学生的数学功底。在教学过程中注重数型结合和引导学生独立思考。 （六）教学内容和要点 一、自然界和生活中的一些物理现象 1、北半球河水冲击河岸的右侧； 2、洗衣机放水的时候会出现逆时针旋转的漩涡； 3、北半球铁轨的右侧磨损严重； 4、北半球龙卷风逆时针旋转。 二、科里奥利力 1、科里奥利的产生原理 设有一水平平台绕中心O 以角速度ω做逆时针转动，中心处有一支枪瞄准平台边缘的A 点射击（如图1）。在地面参照系中观察，子弹射出后做水平方向的匀速直线运动，由于平台的转动，子弹将不能击中A 而击中另外一点A ’（如图2）。平台参照系中的观察者认为平台是不动的，也就是直线OA 不动，但发现子弹向右方偏离，子弹在平台上的轨迹不是直线而是一条曲线OA ’(如图3)。怎么解释这一现象呢？平台上的观察者可以这样认为，子弹飞行过程中不断受到一个指向右的力，使弹道变弯曲，并且随着子弹的运动偏离OA 越来越远，形成图中所示的形状。

动力气象复习题

一、名词解释 1. 位温：气压为 p ，温度为 T 的干气块，干绝热膨胀或压缩到 1000hPa 时所具 有的温度。 =T(1000/p) R/Cp ，如果干绝热，位温守恒（ / t=0）。 2. 尺度分析法：依据表征某类大气运动系统各变量的特征值来估计大气运动方 程中各项量级的大小，判别各个因子的相对重要性，然后舍去次要因子而保留主要因子，使得物理特征突出，从而达到简化方程的一种方法。 3. 梯度风：水平科氏力、惯性离心力和水平气压梯度力三力达到平衡，此时空 气微团运动称为梯度风，表达式为： V 2 fV 1 p 。 r T n 4. 地转风：对于中纬度天气尺度的扰动，水平科氏力与水平气压梯度力接近平 V g 1 衡，这时空气微团作直线运动，称为地转风，表达式为： p k 。 f 地转风：在自由大气中，因气压场是平直的，空气仅受水平气压梯度力和水平 地转偏向力的作用，当二力相等的空气运动称之为地转风。 5. 惯性风：当气压水平分布均匀时， 科氏力、惯性离心力相平衡时的空气流动。 表达式为： V i f R 。 T 6. 旋衡风：在小尺度运动中，惯性离心力和水平气压梯度力相平衡时的空气流 1 动。表达式为： V c ( R T p ) 2 n 7. 正压大气：大气密度的空间分布仅依赖于气压 (p)的大气，即： = (p)，正压大气 中地转风不随高度变化，没有热成风。

8.斜压大气：大气密度的空间分布依赖于气压(p)和温度(T)的大气，即：= (p, T)。 实际大气都是斜压大气，和正压大气不同，斜压大气中等压面、等比容 面（或等密度面）和等温面是彼此相交的。 9.环流：流体中任取一闭合曲线L，曲线上每一点的速度大小和方向是不一样的， 如果对各点的流体速度在曲线 L 方向上的分量作线积分，则此积分定义为速度 环流，简称环流。 10.环流定理：沿任意闭合回线的速度环流随时间的变化率，等于沿同一回线的 加速度环流。简单地说，环流的加速度等于加速度的环流。 1. f 平面近似：又称为 f 参数常数近似。在中高纬地区，对于中小尺度运动，y/a<<1 ，则 f=f0=2 sin 0=const 2.β平面近似：在中高纬地区，对于大尺度运动， y/a<1，则 f=f0+βy，其中 f0=2 sin 0=const， β=2 cos 0/a=const 3.地转平衡：对于中纬度大尺度运动，水平气压梯度力和水平科氏力（地转偏向力）接近平 衡，这时的空气作水平直线运动，称为地转平衡，此平衡下的风称为地转风。地转风 的表达式为： V g 1 p k f 4. 静力平衡：垂直方向上加速度为0，大气的作用力是平衡的，此平衡称为“静力平衡”。 p g z 5.梯度风：水平科氏力、离心力和水平气压梯度力三力达成的平衡，此平衡的下的风称为 梯度风。 V 2fV 1 p R n 6.正压大气——大气密度的空间分布仅依赖于气压 (p)的大气，即： = (p)，如：均质大气、 V g 等温大气和绝热大气。正压大气中，0 ，地转风不随高度变化，即没有热成风。 7.斜压大气——大气密度的空间分布依赖于气压 (p)和温度 (T)的大气，即： = (p, T)。实际大 气都是斜压大气。 8.热成风：地转风随高度的改变量或铅直方向上两等压面上地转风的矢量差。 V T V g 2V g1

科氏力推导

如图，设转动参考系S ′ 相对静止参考系S 绕原点O ′ 以 恒定角速度ωr 转动（O ′ 在S 系是固定点） ，质点P 相对 S 、S ′ 系的位矢分别为r r ′r r ,，显然下列矢量关系成立： )( )(t r O O t r ′+′=r r 要注意这个关系在S 、S ′ 系看是不一样的： 在S 系看： )()()()()()( )()()(t k t z t j t y t i t x O O k t z j t y i t x ′′+′′+′′+′=++r r r r r r （1） 在S ′ 系看： k t z j t y i t x O O t k t z t j t y t i t x ′′+′′+′′+′=++r r r r r r )()()( )()()()()()( 这是因为在S 系看，k j i r r r , ,是常矢量，而k j i ′′′r r r , ,不是常矢量，以角速度ωr 在转动；反过来在S ′ 系看，k j i r r r , ,不是常矢量，在转动，而k j i ′′′r r r , ,是常矢量。另外矢量O O ′在S 、S ′ 系看都是常矢量。 如右图，在课堂上我们证明过，一个矢量A r 如果以角速度ωr 转动， 则它对时间的导数是： A t A r r r ×=ωd d （2） （即要证明 )(d d //⊥+×=A A t A r r r r ω⊥⊥⊥×=×=A A t A )r r r ωθω?d d 成立， 对（1从（3）式我们得到一个重要的结论：在静止参考系S 中求转动参考系S ′ 中的某个矢量k A j A i A A z y x ′′+′′+′′=′r r r r 对时间的导数，结果是： A t A t A ′×+′=′r r r r ωd d ~d d （4） t d d 表示在静止参考系S 中对时间求导，此时k j i r r r , ,不变，k j i ′′′r r r , ,变，t d d ~表示在转动参考系S ′ 中对时间求导，此时k j i ′′′r r r , ,不变，k j i r r r , ,变（这个不会用到）。 对（3）式进一步求导，并利用（4）式可得，注意假设了ωr 恒定： )(r a a ′×+′×+′×+′=r r r r r r r r ωωωv v )(2r a a ′××+′×+′=r r r r r r r ωωωv （5） 其中第二项是科里奥利加速度，第三项是牵连加速度。显然由于这两项的存在，在转动参考系S ′ 中牛II 定律不成立，分别定义科里奥利力和惯性离心力：

科里奥利力与地转偏向力

科里奥利力与地转偏向力 一、问题提出： 在中学阶段学习地理知识时我们学到了地转偏向力，认识到地转偏向力是因为地球自转而产生的，是一种能促使地表水平运动物体方向产生偏转的力，而且地转偏向力与科氏力有关.但是当时一直无法理解地转偏向力的实质：地转偏向力是不是就是科里奥利力？还是科里奥利力的水平分量？是不是只有沿经线运动才受地转偏向力影响？在学习了大学物理惯性力的相关知识后我决定对当年的疑问展开探究。 二、两种惯性力: “离心惯性力”与“科里奥利力” 牛顿第二定律适用的范围是惯性系. 当地球自转对我们研究的问题影响很小时, 可以认为地面是惯性系. 但地转偏向力的成因恰恰是地球自转造成的, 此时地面为非惯性系. 如果选取地轴作为参考系, 忽略地球公转对问题研究的影响, 地轴可近似认为是惯性系. 而地面是相对于惯性系做匀速转动的非惯性系.在非惯性系中, 牛顿第二定律是不成立的. 如果要在非惯性系中继续应用牛顿第二定律来研究问题,则需要人为引入惯性力. 而离心惯性力、科里奥利力都是惯性力. 由图可知，离心惯性力是沿半径方向背离圆心的, 而科里奥利力沿切线方向, 与参考系旋转方向相反. 两 种惯性力根本不同, 而在中学地学的学习过程中我们常 常把二者混为一谈。 三、沿经线运动的物体所受地转 偏向力 北半球某物体沿经线由 A 点向 B 点运动, 在物体 运动期间 A、B 两点随地球自转移动到 A ′B ′位置; 从 A 点到 B 点地面上各自转线速度( 沿纬线方向速度)

逐渐增大, 而物体沿纬线方向的速度始终保持在 A 点处时的大小,因此物体移动过程中将不断落后, 向右偏离原来所在经线, 最后到达 B’点右侧的某一位置. 反过来, 如果物体沿经线由 B 点向 A 点运动,由于从 B 点到 A 点自转线速度逐渐减小, 那么物体在移动过程中仍然将不断向右偏离原来所在经线, 最后到达 A ′点右侧的某一位置. 同理可证, 南半球沿经线运动的物体将向左偏.近地表物体沿经线运动的情况, 与物体在旋转圆盘上沿径向运动的情况是同一类型. 这种情况下物体所受的惯性力是科里奥利力. 四、沿纬线运动的物体所受地转偏向力 以地面为参考系, 物体处于平衡状态, 因此必须引入离心惯性力 f*c , 这样, 万有引力 F、地表对物体的作用力 FN以及离心惯性力 f*c 三力平衡, 如左下图所示, 使物体相对于地面保持静止. 万有引力 F、地表对物体的作用力FN 都是物体实际受到的作用, 都有施力物体, 而离心惯性力 f*c 是人为引入的, 其作用就是使得牛顿定律在非惯性系中依然适用. f*c = mw^2r （其中 w 是地球自转角速度, r 是物体所在纬线圈的半径.） 假设物体沿纬线自西向东相对地面以速度 v 相对匀速运动. 那么, 物体绕轴做圆周运动的实际角速度增加,由于离心惯性力f*c = mw^2r , 所以f*c 必将增加, 成为 f*c ′ .在地面上看, 万有引力 F、地表对物体的作用力 FN 以及离心惯性力 f*c 三力不再平衡. 离心惯性力多了个增量△ f*c = f*c’ - f*c , △f*c与 f*c 方向相同.我们可以把△f*c 分解为与地表垂直和水平的两个分量. 如果物体所在纬度为 , 不难看出, 其中的水平分量△ f*c sin 就是我们所探讨的水平方向的地转偏向力. 这个力垂直于物体速度方向,水平向右, 如右上图所示. 当物体沿纬线向西运动时, △ f*c 与 f*c 方向相反, 指向地轴, △f*c 的水平分量△f*c s in 仍然是垂直于物体速度方向水平向右的. 同理可证, 在南半球, △f*c sin 是直于物体速度方向水平向左的.沿赤道运动的物体, △ f*c sin 的水平分量永远等于 0 .在右上图中，f*d=△ f*c sin ，即把沿纬线运动时的地转偏向力记做了f*d