在我們認識的自然界中，任何一個物體都在不停地“運動”，而這個“運動”是絕對的，也就是運動的絕對性。但在我們的生活中，為了描述或者觀察某一物體的運動情況，必然選擇某個物體或物體系（不包括研究其運動的物體）作為假定不動的，然后根據(jù)這個假定不動的物體或物體系來描述研究對象的運動狀況，這就是運動的相對性。為了描述和研究一個物體的運動狀況，由此出現(xiàn)了參考系、慣性系、坐標系……

司南版《物理1》（必修）中對參考系的描述是“為了交流方便，人們必須確定一個參照物來描述物體的運動，這種用來描述物體運動的參照物稱為參考系（reference frame）?！边@樣一段話中，不難讀出其中心詞是：參照物是參考系。如果是這樣，那為什么要引入兩個概念呢？對于這個問題，我們一起來進行如下討論。

漆安慎，杜嬋英教授在《力學基礎(chǔ)》中的說法是：“為了確定說明一個物體的位置和運動，就必須選擇其他物體作標準。描述運動時選作標準的物體（可以是一個不變形的物體，或若干個無相對運動的物體），稱為參考系?！鳖愃圃?strong>《力學》中的描述是“為確切描述物體的位置和運動，應選擇其他不變形的物體作為參考系。”

陸果教授的《基礎(chǔ)物理學基礎(chǔ)（上）》中的描述是：“研究物體運動時所選定的參照物體或彼此不做相對運動的物體系，稱為參考系（reference system）。”

趙凱華、羅蔚茵教授的《新概念物理基礎(chǔ)——力學》中的敘述是“某物體的運動總是相對于另一些選定的參考物體而言的?！@些作為研究物體運動時所參照的物體（或彼此不做相對運動的物體群），稱為參考系?！?/p>

凌瑞良先生的《物理概念辨析》中認為這兩個概念的內(nèi)涵和外延存在根本上的不同。在參考系概念中指出，“理論力學中，在參考物上取三個不共面的三根相交線作為框架，（框架概念寬于直角坐標架，三線也不一定正交，在線上也不必規(guī)定正負指向和單位長度）。這個框架與參照物固定連在一起，可以代表物體。物理上把這種框架叫做參考系，參考物有大小，但是框架有一延伸的空間。因此，參考系應理解為與參考物體相固連的整個空間（一個理論上抽象的三維空間）。在有些情況下，可能只有參考系，而不一定有真實的參考物體?！?/p>

綜上所述，參照物和參考系的確是兩個不同的概念，但是它們之間聯(lián)系非常緊密。

參照物是一個物體時，該物體是一個點，不能構(gòu)成一個參考系。但是多個參照物組成物體系可以構(gòu)成參考系。參照物如果是較大的物體且不能視為質(zhì)點時，其內(nèi)部空間可以構(gòu)建成參考系。以下舉例說明：

如果我們研究路上汽車的運動，我們?nèi)÷愤呾o止的一個路標（或一電線桿等）為參照物，它可以視為一個位置，一個點，一般叫參照物，不叫參考系。什么時候叫參考系呢？如果我們?nèi)÷愤叺囊慌烹娋€桿為參照物，即物體系，一般叫參考系。同理，我們?nèi)〉孛鏋閰⒄障狄彩且驗槁返拈L度確定了一個空間。

參照物如果比較大，有一定的空間，如列車和汽車等，研究車內(nèi)物體的運動，一般取車為參照物，車是一個物體，所以叫參照物。其實，在本質(zhì)上，車內(nèi)物體的運動是以車上相對車靜止的物體系為參照，物體系構(gòu)成了一個框架，即構(gòu)建了一個空間。此時參照物和參考系是相同的。

參考系是確定的一個空間，它與參照物相聯(lián)系，但在絕對時空觀中，它有時脫離參照物而獨立存在，主要表現(xiàn)在根據(jù)需要建立一個獨立的參考系，如凌先生所言“在有些情況下，可能只有參考系，而不一定有真實的參考物件”。

另外，參照物的英語是reference，參考系有兩種翻譯，一是frame of reference，二是reference system，如果把這兩種翻譯從英語直譯成漢語是參考框架和參考系統(tǒng)的意思。

《牛津物理學詞典》中關(guān)于參考系（frame of reference）的解釋是“frame of reference : A set of axes，taken as being for practical purposes at rest，that enables the position of a point（or body）in space to be defined at any instant of time．”其中文大意是：參考系是為了確定任意時刻點（或物體）在空間的位置而看作靜止的一組軸。這一說法與凌先生的說法較為一致。

第二種翻譯（reference system）沒有查到英文注釋．在漢語中“系統(tǒng)”一詞的含義是“按一定的關(guān)系組成的同類事物”。按照這一說法，第二種翻譯可以理解為：參考系表明了另一種情況，即由多個相對靜止的同類物體組成參考系。這里的“同類事物”即漆安慎、杜嬋英教授在《力學基礎(chǔ)》中的說法“若干個無相對運動的物體”，也是陸果教授在《基礎(chǔ)物理學基礎(chǔ)（上）》中說的“彼此不做相對運動的物體系”，也是趙凱華、羅蔚茵教授在《新概念物理基礎(chǔ)——力學》中敘述的“彼此不做相對運動的物體群”。它們的作用是構(gòu)建一個物理空間。

不管哪一種說法，都看出參考系強調(diào)的是與參照物相聯(lián)系的空間，這是與參照物的本質(zhì)區(qū)別。

 02    慣性系與非慣性系   

經(jīng)典力學認為有這樣一類特殊的參考系，在這種參考系中，牛頓力學成立，這樣的參考系稱之為慣性系。一般教材都是這樣定義慣性系的。當然，慣性系的概念還有從其他角度表述的。

著眼于研究對象本身的運動狀況或與外界相互作用的角度給出：對于一個物體的自由運動，一定可以選擇一個參考系K，相對于K該物體作勻速直線運動或靜止。而且，其它所有自由運動的物體，對于K來說，也都是作勻速直線運動或靜止。換言之，一定存在著這樣的參考系，相對于它，所有不受外力作用的物體都保持自己的速度。這類特殊的參考系，稱為慣性系。

從更廣泛的時空角度給出：對于任意一計算系統(tǒng)來講，空間并不是均勻的和各向同性的，時間也不一定是均勻的。由于時空的不均勻性，在描寫力學現(xiàn)象，尋求力學規(guī)律所引起的復雜性也是顯而易見的。然而，總可以找到這樣的計算系統(tǒng)，相對于它來說，空間是均勻的和各向同性的，而時間也是均勻的。這種系統(tǒng)稱為慣性系統(tǒng)。

非慣性系即為牛頓力學不成立的參考系，如直線加速參考系，轉(zhuǎn)動參考系，或既加速平動又轉(zhuǎn)動的參考系。

牛頓運動定律將力學中的參考系區(qū)分為慣性參考系和非慣性參考系兩類，因牛頓運動定律在非慣性參考系中不成立，故需要重新研究非慣性參考系中的力學理論，其中最基本的當屬非慣性系質(zhì)點動力學理論。建立非慣性系質(zhì)點（系）動力學基本理論的途徑包括兩種：(a)根據(jù)慣性系質(zhì)點動力學基本理論的相應結(jié)果，利用點的合成運動理論和坐標變換方法；(b)直接研究適用于非慣性系的質(zhì)點動力學基本方程。途徑(a)本質(zhì)上沒有新的內(nèi)容，在這里不再贅述。由途徑(b)可得：

其中  為相對加速度，  為牽連加速度，  為科氏加速度。對上式進行變形得：

其中  ，  ，則有：

上式即為非慣性系質(zhì)點動力學基本方程。根據(jù)上式可得質(zhì)點相對運動的一種特殊情況如下：

動系勻速直線平動時，  且  ，則：  且  ，故有：

上式表明，相對慣性參考系勻速直線平動的參考系也均為慣性參考系。

 03    坐標系   

同一物體的運動，由于所選參考系不同，對其運動的描述就會不同，從運動的角度講，參考系的選擇是任意的，通常以對問題的研究最方便、最簡單為原則．研究地球上物體的運動，時常選擇地球為參考系，實驗室常固定在地球上，故又稱實驗室參考系．有時選擇空間點和有方向的直線構(gòu)成參考系，例如研究人造衛(wèi)星的運動時常采用以地心為坐標原點而自地心向恒星建立坐標軸，這樣的參考系稱為地心—恒星參考系．當研究行星運動時，又常以日心為坐標原點并自日心向恒星引出坐標軸，這便構(gòu)造出日心－恒星參考系。

坐標，即為在參考系中，為確定空間一點的位置，按規(guī)定方法選取的有次序的一組數(shù)，而在某一問題中規(guī)定坐標的方法，就是該問題所用的坐標系。坐標系的種類很多，常用的坐標系有：直角坐標系、球面坐標系、柱面坐標系、極坐標系等，分別對應的坐標為  、  、  、  等。

要想定量地描述物體的運動，就必須在選定的參考系上建立適當?shù)淖鴺讼?，把坐標的原點和軸線固定在參考系上，坐標系實質(zhì)上就是參考系的幾何抽象。

運動情況的描述是以參考系為標準的，坐標系只是作為一種計算工具把這些物理量的關(guān)系表達出來。