郑晓毅

【摘 要】 质心概念是大学物理中一个重要的知识点，有着非常广泛的应用。文章从质心的引入和定义出发，分析了质心概念在多体系统的动量守恒定理、刚体力学中的平行轴定理、刚体的动能与势能中的重要应用。表明引入质心概念在处理经典物理问题的优越性。

【关键词】质心;动量守恒;平行轴定理;平动动能;转动动能

中图分类号：O412 文献标识码：A 文章编号：

在大学物理中，质心是质点系力学和刚体力学中一个非常重要的概念，而且应用广泛。诸如多体系统的动量守恒定理，刚体力学中的平行轴定理，刚体的动能与势能推导中都可以看到质心的作用。这些物理定理的掌握与应用，是学生在大学物理课程学习的重要内容。本文从质心的引入以及定义出发，从几个方面分析了质心概念在大学物理中的重要应用。

一、质心的引入：

考虑最简单的一维空间中的两个物体1和2，质量分别为m1和m2。讨论两个物体的动力学方程，应用牛顿第二定律，对于物体1，有：

m1=m1x1=F1=F21+F1e     （1）

其中x1为的简写，F12表示物体2对物体1的作用力，Fle表示除物体2以外外界对物体1的作用力，F1便表示物体1所受到的合外力。同理，对于物体2，有：

m2=m2x2=F2=F12+F2e     （2）

将式（1）和式（2）左右两边相加起来，则有：

m1x1+m2x2=F12+F1e+F21+F2e    （3）

根据牛顿第三定律，式（3）可以简化为：

m1x1+m2x2=F1e+F2e+Fe     （4）

此时，我们引入一个新的物理量，令其为：X=，式（4）则可改写成：MX=Fe

引入的新物理量则为质心，它是系统质量分布位置的一种加权平均，表明对于整个系统，可以将其看成是所有质量位于质心处的一个整体，其动力学方程仅受到合外力的影响，这便是质心以及质心运动定理。……