数学

也谈《钟摆的运动是旋转的吗?》

时间:2016-11-02  来源:网络整理  作者:佚名
    机械运动是各种运动形式中最基本、最简单的运动。自然界的一切物体都在作机械运动。机械运动的基本形式是平动、转动和振动。平动,(数学上又称平行移动,简称平移)其运动方式的特点是物体中任意一点的运动方向和快慢相同,即物体上任意两点的连线。在运动过程中始终保持平行的运动。转动.(数学上又称为旋转)其运动方式的特点是“物体上的各点都绕着中心点做圆周运动”(《高中物理辞典》2005年四川辞书出版社)。振动,其运动方式的特点是物体通过一个中心位置,不断作往复运动。(《现代汉语词典》2005版商务印书馆)。由于物体运动的复杂性,许多物体的运动往往是由两种或者两种以上的运动复合而成的。钟摆的运动就是这样的一种复合运动。钟摆的运动方式是摆既作经过某一个中心位置的往复运动.又作圆周运动,因此它既有振动的本质特点,又有转动的某些特点。像这种既有振动本质特点又有转动的某些特点的运动方式称为摆动(又称摆动现象),像秋千、跷跷板的运动都属于摆动。所以我们认为人教版教参中关于 “秋千、跷跷板都属于摆动现象”的表述是正确的。那么,这与华东师大版八年级(上)数学书上对于旋转概念的解释是否相一致呢?该书对旋转概念的表述为“如右图:单摆上小球的转动,由位置P转到位置P’。显然它是绕上面的悬挂点转动。像这样的运动,就叫做旋转。”我对该表述的理解是由于该定义只讲了单摆从位置P转到位置P’的一小段运动,这一小段运动是完全符合转动的特点的,所以可以称为转动。这种解释也与《现代汉语词典》中对旋转的解释“物体围绕一个点或者一个轴做圆周运动”(《现代汉语词典》2005年商务印书馆)是相一致的。从现代汉语词典与高中物理词典的解释中还可以知道物理学中的转动和数学中的旋转具有相同的意义,转动和旋转仅仅是不同学科中的不同名词而己。现在我们要说明的问题是:单摆从一个高点P到另一个高点P’后的下一个运动必然是从JP’点经过某一个中心位置向尸点做回归运动,这种运动改变了原有的运动方向和趋势,所以已经不再是原来的“圆周运动”了。这种来回经过某一个中心位置作的往复运动虽然具备转动的某些特点,但更具备振动的本质特点,所以从本质说,钟摆的运动是振动。因此.不能将钟摆的运动简单称为旋转,只能将钟摆的某一段运动看作旋转,例如上图中从位置P点转到位置P’,钟摆的运动是旋转。所以笔者建议数学教材中将摆的运动称为旋转改为摆的某一段运动方式是旋转,并附图加以说明.这样解释摆的运动似乎更科学一些。以上观点是否适当,敬请同行指教。