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        剛體平面運(yùn)動(dòng)中的速度分析

        2012-12-31 00:00:00劉戰(zhàn)輝張雅男蘇靜徐飛
        科技資訊 2012年27期


          摘要:在普通物理教學(xué)中,剛體平面運(yùn)動(dòng)的純滾動(dòng)問題是剛體章節(jié)中的重點(diǎn)和難點(diǎn),對(duì)學(xué)生而言,也是較為難以掌握的內(nèi)容。本文從教學(xué)的角度從基本物理概念出發(fā),利用簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)知識(shí)對(duì)剛體平面運(yùn)動(dòng)中的速度進(jìn)行了深入淺出的分析,使學(xué)生對(duì)這部分知識(shí)有更好的理解和掌握。
          關(guān)鍵詞:剛體 平面運(yùn)動(dòng) 速度分析
          中圖分類號(hào):G64文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2012)09(c)-0249-01
          剛體平面運(yùn)動(dòng)的純滾動(dòng)問題中,存在質(zhì)心C和瞬心P兩個(gè)特殊點(diǎn)。其中質(zhì)心的速度與剛體轉(zhuǎn)動(dòng)角速度之間滿足:vC=Rω。而瞬心是指剛體任意時(shí)刻與接觸水平面的接觸點(diǎn),對(duì)于剛體平面運(yùn)動(dòng)的純滾動(dòng)問題,剛體與接觸面之間無相對(duì)滑動(dòng),因此任意時(shí)刻瞬心的速度為零,保持靜止不動(dòng)(注:瞬心在不同時(shí)刻在剛體上的位置不同,是剛體與水平面的接觸點(diǎn))。對(duì)于解決剛體平面運(yùn)動(dòng)的純滾動(dòng)問題可以選擇任意位置作為基點(diǎn)來討論剛體的運(yùn)動(dòng),取不同基點(diǎn),速度形式不同,但是選質(zhì)心和瞬心為基點(diǎn)最為方便。
          綜上所述,在剛體平面運(yùn)動(dòng)中,其運(yùn)動(dòng)可以看作是質(zhì)心的平動(dòng)和剛體繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)的組合,又可以看成繞瞬心作勻速圓周運(yùn)動(dòng),而且選擇質(zhì)心C或瞬心P作為基點(diǎn)可以簡(jiǎn)單明了認(rèn)識(shí)其運(yùn)動(dòng),但是選擇不同的基點(diǎn)運(yùn)動(dòng)形式不同。選擇質(zhì)心C,運(yùn)動(dòng)形式比較復(fù)雜(圓周運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)的疊加),但是其物理現(xiàn)象簡(jiǎn)潔,容易理解。而選擇瞬心P,運(yùn)動(dòng)形式簡(jiǎn)單(圓周運(yùn)動(dòng)),但是其物理過程不易理解。
          參考文獻(xiàn)
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          [2] 劉克哲,張承琚.物理學(xué)學(xué)習(xí)指導(dǎo)[M].北京:高等教育出版社,2006.1.
          [3] 東南大學(xué)等七所工科院校.物理學(xué)(上冊(cè))[M].北京:高等教育出版社,199

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