小议匀速转动与匀速圆周运动的区别与联系

王建勇

摘 要：在我校《基于生命成长的优质高中“积极教育”校本研究》省级立项课题的引领下，教师如何更有效地教、学生如何更“积极”地学有了理论支撑，师生教与学的主动性有了极大提高。基于此，对课堂上生成的问题——匀速转动与匀速圆周运动的区别与联系进行了积极探究。

关键词：匀速转动；匀速圆周运动；概念；描述

在高一下学期的教学中，我们会学习到匀速圆周运动，而在以前的学习或者生活中总会听到匀速转动这个概念。这时候，经常有学生将这两个概念混淆，而形成一些错误的认识，结合这种情况，笔者认为有必要对这两个概念进行区分与联系。

一、二者的区别

1.概念上的不同

质点沿圆周运动，如果在任意相等的时间里通过的圆弧长度都相等，这种运动就叫做“匀速圆周运动”。匀速圆周运动是圆周运动中最常见并且最简单的运动。因为速度是矢量，所以匀速圆周运动实际上是指匀速率圆周运动。“匀速圆周运动”这个词主要用于描述质点的运动，描述物体质心的运动。

绕定轴的匀速转动是针对刚体引入的概念。刚体上有很多个点，它的任何两点之间的距离不变，同质点一样也是个理想化的概念。当刚体做匀速转动时，刚体上的每一个点都做匀速率圆周运动。当然，转轴上的点的速率为零。匀速转动中的刚体，（所谓“匀速”是指角速度是个不变的量），与转轴相垂直的平面上的每个点，速度矢量是不同的，但相对于转轴的角速度是个定值。“匀速转动”这个词用于描述刚体的运动，同时刚体上每个点绕转轴做匀速圆周运动。

2.描述两种运动的物理量不同

描述匀速圆周运动可以用轨道半径、线速度、加速度等物理量描述，匀速转动不采用这些物理量，因为进行刚体匀速转动时离转轴远近不等的点做匀速圆周运动的轨道半径、线速度、加速度各不相等。

二、二者的联系

1.部分描述物理量是通用的

刚体做匀速转动时，单独刚体上任意一点做匀速圆周运动的角速度、周期、频率，也可以称为刚体做匀速转动的角速度、周期、频率。

2.合外力都指向圆心

质点做匀速圆周运动时合外力由质点指向圆心，刚体绕着跟质心不重合的转轴做匀速转动时，合外力或外力的矢量和由质心指向转轴，当质心与转轴重合时合外力为零。

3.力矩代数和都为零

刚体如果匀速转动，那么，它所受的合外力为零，同时它所受的合外力矩也为零，这就是刚体的平衡状态。根据转动定律，这时刚体的角动量是个不变量，由于转轴的位置固定不变，在转动惯量一定的情况下，它的角速度是个不变量。

质点做匀速圆周运动时合外力，即向心力的作用线过圆心，对圆心的力矩为零。由此可得出合外力对圆心的力矩的代数和也为零。

通过以上分析，可以看到匀速圆周运动与匀速转动是两种不同的运动，但是二者又存在一些相似之处，所以学生容易混淆，而积极地分析比较可以帮助我们更好地区分它们。

参考文献：

王鸿雁.浅谈初中物理概念教学[J].课程教育研究，2012（17）.

编辑 李建军