
将自行车后轮架起,开始转动脚踏板仔细观察。我们发现大齿轮和小齿轮边缘上的点运动速度并不相同,哪一个更快呢?显而易见的是大齿轮上的点会运动得更快一些。那么对于同一个齿轮来说,距离转轴越远的点运动得越快吗?答案是肯定的。那么,我们如何判断物体运动的快慢呢?可以通过以下几个标准来考察:
一、线速度的概念:
定义:质点做圆周运动时,通过的弧长与所用时间的比值即为线速度的大小。方向则是沿着圆周在该点的切线方向,与半径垂直。值得注意的是,在匀速圆周运动中,尽管速率不变,但线速度的方向是时刻变化的,因此它仍然是一种变速运动。
思考:在地球上,无论是赤道的人还是北纬60的人,他们随地球转动一周的时间都是相同的。尽管他们绕轴心转动的角度不同,但回到出发点的时间是一样的。这说明只用线速度描述圆周运动是不够的。
二、角速度的引入:
定义:质点所在的半径转过的角度与所用时间的比值就是角速度。可以理解为描述圆周运动转动快慢的物理量,角速度越大,转动越快。在匀速圆周运动中,线速度的大小和角速度都是不变的。
三、周期的重要性:
