回答初中物理简答题的时候，我们经常被告诫，物体保持原来的运动状态而没有马上停下是因为物体具有惯性，而非受到惯性力的作用。但是“惯性力”这个概念真的不存在吗？
思考这样一个问题，一辆行驶中的公交车突然急刹车，车内的人会不由自主的前倾。以地面为参考系，我们是这样解释这一现象的：公交车突然停下，但车内的人由于具有惯性，仍保持之前的运动状态，因此人会前倾。但我们不妨换一个视角考虑这个问题，如果以公交车为参考系，人的运动情况又该如何解释呢？以公交车为参考系，人（仅站在地面上，不把扶手）受到重力和支持力，二力平衡，如果我们用牛顿第一定律分析，我们就会发现人的合力始终为0，应该始终保持静止。那么为什么人会向前倾呢？这就需要引入惯性参考系和非惯性参考系的概念了。
在高中物理必修一的86-87页，有关于惯性系和非惯性系的介绍，惯性参考系也就是使得牛顿运动定律成立的参考系，而在非惯性参考系中，牛顿运动定律并不成立。那么，什么样的参考系是非惯性的呢？事实上，相对于惯性参考系有加速度的参考系都是非惯性参考系，也就是说如果我们认为地面是一个惯性参考系，那此时的公交车就是一个非惯性系，在其中牛顿第一定律和第二定律都不适用，所以会出现前面这种看似矛盾的情况。
为了让牛顿运动定律能在非惯性参考系中适用，我们就引入了惯性力的概念。假设公交车像左做加速度为a的匀减速运动。而车内的光滑桌面上有一个物体m。则车内物体相对地面向左做匀速直线运动，相对于车则是向左匀加速运动，加速度为a。我们不难发现，它的运动状态与有一个向左的恒力ma作用时运动状态是完全一样的（如图一）。
因此以车为参考系时，我们就引入一个虚拟的力——惯性力，认为车内物体均受到向前的惯性力作用，惯性力大小为ma，其中m是每一个物体的质量，a是参考系的加速度，惯性力的方向与参考系加速度方向相反。在引入这么一个神奇的力之后，非惯性系中的物体也可以用牛顿第二定律分析运动状态了。例如在车内参考系中，物体m受到向左的惯性力，大小为ma，因此以加速度a向左加速运动。不过在高中阶段分析问题的时候，一般用不着惯性力这个概念，但这至少提示了我们，在分析物理问题选取参考系的时候，我们应当选择地面或者相对地面匀速直线运动的参考系，否则分析问题时很可能会出错。
感兴趣的同学还可以继续想一想，我们上面的分析围绕这样一个假设，那就是假定地面是一个惯性参考系。但事实真的如此吗？以地心为参考系，地面是绕着地轴旋转的，我们说引力的一个分力提供了向心力，另一个分力则是重力，但以地面为参考系，我们并没有在旋转，那引力为什么仍然不是重力呢？事实上如果我们假定地心是一个惯性参考系，那地面是在旋转的，旋转中的物体有一个指向旋转轴的加速度，因此地面也是非惯性系，那么选取地面作为参考系时，我们就必须引入另一个力：离心力（也是惯性力的一种）。不难看出，这个离心力和（以地心为参考系时的）向心力大小相等，方向相反，而在地面参考系中，我们说引力和离心力的合力才是重力（如图二）。因此，选取不同的参考系，我们对重力的理解方式不同，但结论是相同的。
注意到在上一段的论述中，我们假定地心是惯性系。但实际上，判断一个参考系是否是惯性参考系必须通过实验来观察（也就是实际测量这个参考系中的物体是否满足牛顿运动定律）。而在研究不同尺度的问题时，我们对惯性系也有不同的近似，比如研究地面附近的问题，我们近似认为地面是惯性系；研究人造地球卫星的运动时，我们可以应用地心参考系；研究太阳系内行星的运动，我们又可以选取太阳参考系[1]。
文：华韵
参考文献：
[1]《大学物理学（第四版）：力学、热学》，张三慧编著，清华大学出版社2018年版
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