剛體平面運動中的速度分析

　　摘要：在普通物理教學中，剛體平面運動的純滾動問題是剛體章節中的重點和難點，對學生而言，也是較為難以掌握的內容。本文從教學的角度從基本物理概念出發，利用簡單的數學知識對剛體平面運動中的速度進行了深入淺出的分析，使學生對這部分知識有更好的理解和掌握。
　　關鍵詞：剛體 平面運動 速度分析
　　中圖分類號：G64文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2012）09（c）-0249-01
　　剛體平面運動的純滾動問題中，存在質心C和瞬心P兩個特殊點。其中質心的速度與剛體轉動角速度之間滿足：vC=Rω。而瞬心是指剛體任意時刻與接觸水平面的接觸點，對于剛體平面運動的純滾動問題，剛體與接觸面之間無相對滑動，因此任意時刻瞬心的速度為零，保持靜止不動（注：瞬心在不同時刻在剛體上的位置不同，是剛體與水平面的接觸點）。對于解決剛體平面運動的純滾動問題可以選擇任意位置作為基點來討論剛體的運動，取不同基點，速度形式不同，但是選質心和瞬心為基點最為方便。
　　綜上所述，在剛體平面運動中，其運動可以看作是質心的平動和剛體繞質心的轉動的組合，又可以看成繞瞬心作勻速圓周運動，而且選擇質心C或瞬心P作為基點可以簡單明了認識其運動，但是選擇不同的基點運動形式不同。選擇質心C，運動形式比較復雜（圓周運動和直線運動的疊加），但是其物理現象簡潔，容易理解。而選擇瞬心P，運動形式簡單（圓周運動），但是其物理過程不易理解。
　　參考文獻
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