刚体平面运动中的速度分析

来源:用户上传      作者: 刘战辉　张雅男 苏静 徐飞

　　摘要：在普通物理教学中，刚体平面运动的纯滚动问题是刚体章节中的重点和难点，对学生而言，也是较为难以掌握的内容。本文从教学的角度从基本物理概念出发，利用简单的数学知识对刚体平面运动中的速度进行了深入浅出的分析，使学生对这部分知识有更好的理解和掌握。
　　关键词：刚体 平面运动 速度分析
　　中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）09（c）-0249-01
　　刚体平面运动的纯滚动问题中，存在质心C和瞬心P两个特殊点。其中质心的速度与刚体转动角速度之间满足：vC=Rω。而瞬心是指刚体任意时刻与接触水平面的接触点，对于刚体平面运动的纯滚动问题，刚体与接触面之间无相对滑动，因此任意时刻瞬心的速度为零，保持静止不动（注：瞬心在不同时刻在刚体上的位置不同，是刚体与水平面的接触点）。对于解决刚体平面运动的纯滚动问题可以选择任意位置作为基点来讨论刚体的运动，取不同基点，速度形式不同，但是选质心和瞬心为基点最为方便。
　　综上所述，在刚体平面运动中，其运动可以看作是质心的平动和刚体绕质心的转动的组合，又可以看成绕瞬心作匀速圆周运动，而且选择质心C或瞬心P作为基点可以简单明了认识其运动，但是选择不同的基点运动形式不同。选择质心C，运动形式比较复杂（圆周运动和直线运动的叠加），但是其物理现象简洁，容易理解。而选择瞬心P，运动形式简单（圆周运动），但是其物理过程不易理解。
　　参考文献
　　[1] 刘克哲，张承琚.物理学（上卷）[M].北京：高等教育出版社，2005，6.
　　[2] 刘克哲，张承琚.物理学学习指导[M].北京：高等教育出版社，2006.1.
　　[3] 东南大学等七所工科院校.物理学（上册）[M].北京：高等教育出版社，1997.
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