摘要:关于刚体平面平行运动的解题方法可以从多方面去考虑,从而求得所需求的物理量。关键词:无滑滚动、质量、半径、粗糙斜面下面让我们来看一道例题。一质量为m,半径为r的均匀圆柱体,沿倾角为α的粗糙斜面自静止无滑滚(如图),求质心,加速度ac法一:用平面平行运动动力学方程考虑斜面方向的运动,用f代表静摩擦力,据质心运动定理,有mgsinα-f=mac对于质心重力的力矩等于0,只有摩擦力的力矩,从而fr=icβ=1/2mr2刚体上的p点同时参与两种运动:随圆柱体以质心速度vc平动,和以线速度rω绕质心转动。无滑动意味着圆柱体与斜面的接触点p的瞬时速度为0,由此得vc=rω上式两边分别为对时间求导得d/dt·vc=rd/dtω所以有ac=rβ③由①②③推出法二:如图,通过该圆柱体对定点a的角动量定理,因为静摩擦力f对定点a的力矩为零,所以有la=3/2mvcr=3/2r2ω只有重力沿斜面的分力的力矩,设为τaτa=msinα*r据角动量定理有dla/dt=τa即(3/2)mr2β=(3/2)mrac=mgsinα*r所以有ac=(2/3)gsinα法三:用动能定理解题设圆柱体沿斜面滚过的距离为s时的速度为vc由于是无滑滚动,既是纯滚动vc=rω所以有ω=vc/r圆柱体的滚动后获得的总动能为t则t=tc+trc=(1/2)mvc2+(1/2)icω2=(1/2)mvc2+(1/4)m(rω)2=(3/4)mvc又由于初动能为0据动能定理有t-0=mgsinα*s(3/4)mvc2=mgs*sinα上式两边分别为时间t求导,得3mvc2/4dt=mgsinα*ds/dt所以有(3/2)ac=gsinα所以ac=(2/3)gsinα通过对上题的解答,我们运用到了力学中的刚体力学,角动量定理,动能定理等。所以要想学好力学就得善于发散思维!参考文献:①赵凯华、罗茵新概念物理教程高等教育出版社03.7②卢新平简明普通物理学2006.8.30