由火车过桥想到的，平行移动的刚体一定能视为一个点吗？

蒋雄杰

火车经过一路标的运动中火车能视为一个点吗？很多学生认为不能。理由是：新课标人教版高一物理指出，当刚体本身的线度与所讨论的空间线度相比很小时，可以将刚体视为一个点，从而方便地确定刚体的位置，而不会造成多大的误差.因为火车的长度相对桥来说不算短，在计算过桥时间时不能忽略，不能忽略就不能看成一个点。但这些学生犯了一个概念上的错误。

下面我们分析许多情况下，刚体可以作为一个点，而且必须看为一个点.刚体物理运动分为平行移动和旋转两种方式，所有的物理运动都可以看成是平行移动和旋转的连接，平行移动的刚体上各个点的运动情况一致，所以，某个点的运动就能代替简单的运动.这样，在讨论刚体的平行移动时，刚体的体积、尺寸应该忽略掉，应该将刚体简化为一个点.火车经过一路标的运动中火车做平行移动，应该视为一个点，火车的位移等于车长加路程，运动时间等于位移除以速度。

实际中，刚体发生的运动经常是非常复杂的，不但有刚体平行移动，还有刚体相对转动.我们讨论自行车的运动时，自行车车轮的绕轴转动可忽略，而留下的只有自行车简单的平行移动.我们当然能将自行车的体积和尺寸忽略，而将它简化为一个点.辟如，人们跑步时，既有各部分的向前平行移动，又有四肢的相对运动及全身的相对移动.要讨论人们跑完全程的快慢，我们只需测出跑完全程的时间而不是其他运动，这时，我们忽略其他运动，只讨论平行移动部分，因此，也可以将他视为一个点.

所以，当我们讨论刚体的平行移动时，可以忽略刚体的体积和尺寸等因素，而突出重要因素——质量和位置，将刚体简化为一个有质量的点。从运动角度看，我们忽略了变形和旋转；从刚体角度看，我们忽略了刚体的体积和尺寸，其实它们是一样的.因为忽略了旋转和变形，就是忽略了刚体的体积和尺寸；同样忽略了刚体的体积和尺寸，我们也就不能再考虑刚体的形变和旋转了.

当讨论刚体的旋转和形变时，虽然不能将刚体简单简化为一个点，但是，一个有质量的点模型仍能起作用.例如，整个刚体可被分割成许多微元，每个微元的旋转和形变都能简化，因此，这些微元可被视为一个点。这样，刚体应该当作许多个点的综合.这种做法的本质就是化繁为易，化整为零。

通过以上的分析，我们知道平行移动的火车无论运动很长的路程还是通过一路标，在求加速度、速度、时间时，可视为一个点。

在运动学中，有了一个点模型，不但解决了刚体的平行移动、刚体位置的确定问题，而且也为刚体的其他运动解决打下了基础，所以一切刚体的物理运动均可视为平行移动和旋转的连接，而这个观点也就成了动力学的基础。这也正是物理学简单美的

典例。