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平动和转动(续)

(2007-07-25 09:17:23)
 机械运动有各种各样,可以很复杂,但是最基本的运动只有两种,
即:平动和转动,这两个概念看似容易,实则复杂,特别是对转动的理
解尤为不容易。
重点及难点:
难点是对转动的理解,特别是作曲线运动的平动与转动的区别,另
一个难点是如何理解既有平动又有转动的机械运动。
    为了正确理解平动和转动,我们分以下几点来加以说明。
    首先:在运动过程中,如物体上任意一条直线在各个时刻的位置都
互相平行,则称这种运动为平动,如图一所示,对于最简单的平动当然
http://edu.jianlan.com.cn/ziliao/xuekeshijuan/vbi90303/vbi01/images/wmtg122t1.gif
是在一条直线上的运动,比如从桌内向外拉抽屉,这显然是平动,同时
由这个例子我们还可以看到作平动的物体它各点的运动状态都相等,
或者说:在任一时刻物体上各点的速度都相同,这个特点事实上是平动
的一个本质特点,因此我们也可以说,如果物体各部分的运动状态都相
同,则物体作平动,但是我们很容易产生一个错觉,就是凡作平动的物
体运动轨迹一定是直线。而实际上,作平动的物体可以是作曲线运动。
事实上在图一中我们给的图中物体运动轨迹就是曲线,再
看这样一例子,一粗细可忽略的细杆,让它始终保持竖直,
则杆的运动就是平动,但其轨迹可以任意,如图二。
http://edu.jianlan.com.cn/ziliao/xuekeshijuan/vbi90303/vbi01/images/wmtg122t2.gif
    其次,如果物体上各点都绕着同一条直线作圆周运动,则物体的运
动称为转动,实际上应称为定轴转动,最简单的例子是高速旋转的的飞
轮。但是这里面有一点,就是当物体上各点都作圆周运动时,物体并不
一定转动,分析图三,等腰三角板的斜边始终保持水平,而三角板上各
点都作圆周运动。由前一段对平动的分析可知,这个三
角板作平动,为何不是转动?原因就在于三角形上各点
作圆周运动围绕的中心轴不是同一条,图中仅取两个点
画出其轨迹和轴心。而转动的定义里可是要求各点围绕
http://edu.jianlan.com.cn/ziliao/xuekeshijuan/vbi90303/vbi01/images/wmtg122t3.gif
同一条轴作圆周运动。
    另外,一个机械运动可以同时包含平动和转动。例如,拧螺丝钉,
螺钉转圈的同时包含平动,又如行始中的汽车的车轮,同样包含平动及
转动。
典型例题分析:
    分析飞机在空中盘旋时是作平动还是转动还是既有平动又有转动?
    分析:飞机显然有平动,但是否仅有平动呢?由于机头始终朝前,
如图四所示,我们对比图三,显然在这里有了新的变化,这里机头不象
图三中的直角顶点保朝上,机头的朝向在不停的改变,因此可以肯定飞
机的运动除平动外还有转动。
    解:飞机的运动既有平动又有转动。
    课后练习题:
    忽略地球的自转,只考虑地球绕太阳公转时地球
的运动是仅有平动还是转动还是既有平动又有转动。
     (答案:只有平动。)
http://edu.jianlan.com.cn/ziliao/xuekeshijuan/vbi90303/vbi01/images/wmtg122t4.gif

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