题目

[转载]荡秋千、跷跷板是平移还是旋转

提问时间：2020-10-12

答案

在二年级下册《平移与旋转》一单元中,主题图有荡秋千、玩跷跷板,对于这两种运动,教参上说秋千、跷跷板的运动属于旋转现象,很多学生不能理解,特别是认为跷跷板的运动属于平移现象.
一、平移和旋转的概念
平移和旋转,指的是刚体运动学中的平动和转动.所谓刚体,是指在运动过程中其本身的形状和大小均固定不变的理想物体.刚体在运动过程中,任意两点间的距离始终保持不变.刚体是一种理想化了的物体.如果物体在运动中其形状和大小变化甚微,以致可忽略不计,那么我们就把这种物体近似的看作刚体.
刚体的两种最简单的运动是平移和转动,更复杂的运动可以看成是由这两种运动的合成.
刚体平移的特点是：在运动过程中,刚体上两点间的线段始终与原来保持平行,刚体上所有点的运动轨迹均保持完全相同,任意刚体两点连线保持方向不变,各点的位移,速度,加速度相同,可当作质点来处理.
　　如果刚体在运动过程中,两个坐标系的各坐标轴永远相互平行,这种运动称为平动.此时刚体上所有质点,都有相同的加速度.故刚体上任意一点的运动都可以代表整个刚体的运动,所以刚体平动时和质点的运动完全一样.
刚体绕一固定点的运动：绕固定点转动的刚体只有一点不动,而其余各点则分别在以该固定点为中心的同心球面上运动.在运动过程中有一点永远保持不动.
如果刚体在运动过程中,至少有两个质点保持不动,那么将这两个质点的连线取为两个坐标系的一个公共坐标轴(z)轴,则刚体上各点都绕此轴作圆周运动,这种运动称为定轴转动.
显然,刚体内的其他各点分别在垂直于转轴的各平面内作圆周运动,圆心都在转轴上刚体转动的特点是：在运动过程中,刚体内或其扩大部分内有一条固定不动的直线（通常叫作转动轴）,刚体上转动轴以外的各点都分别在垂直于转动轴的各平面内绕转动轴作圆周运动.刚体作转动时,刚体上各点的位移显然由于距离转动轴的距离不同而不同,但在同一时间内,刚体上垂直于转动轴的每一条直线转过的角度却都相同.
二、日常生活中比较典型的刚体运动有：
（1）平移：电梯的上下运动、钉木板时铁钉的运动、平直前进的汽车车厢的运动、物体的平抛运动等.
（2）旋转：定滑轮的运动、旋转木马的运动、钟摆的运动等.
（3）平动和转动的复合运动：足球的滚动、动滑轮的运动、汽车前进时车轮的运动、螺丝钉的运动等.
三、玩跷跷板、荡秋千、跳远、摩天轮等运动的分析
（1）玩跷跷板时,跷跷板的运动是旋转.但玩跷跷板的人的情况比较复杂：如果人与跷跷板的状态保持不变,那么人与跷跷板一起是旋转；如果人始终与地面保持垂直,那么人的运动是平移；如果人在玩跷跷板时,还在随意地晃动,那么人的运动就不是刚体运动了——既不是平移,也不是旋转.
所以,把人看成质点,玩跷跷板的运动是旋转.
（2）荡秋千时,秋千的运动是旋转.坐在秋千上荡秋千时,如果人与秋千的状态保持不变,那么人与秋千一起是旋转；但站着荡秋千时,人总是随着秋千的来回摆动而改变着姿势的,这时人的运动已经不是刚体运动了.
（4）坐在旋转的摩天轮里面的人（如果假定这样人是坐着一动不动的——刚体）,或者说是摩天轮载人的某个吊篮更妥当一些,他所做的运动应该是平移.在运动过程中,吊篮上两点间的线段始终与原来保持平行,吊篮上所有点的运动轨迹均保持完全相同.除掉吊篮的摩天轮所做的运动才是旋转.
当然,对于小学生来说,只应让他们简单感知一下平移和旋转即可.