大学物理-第三章.pptx

Click to edit Master title style,Edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,2019/6/25,www.islide.cc,#,大 学 物 理,刚体的转动,/,03,本章导读,3,在许多问题中，物体的大小和形状对其运动有非常重要的影响，此时就不能把物体看作质点了。一般情况下，物体在外力作用下，其大小和形状都会发生变化，但由于变化不显著，可以忽略不计，于是，物理学中就引入了另一个理想模型,刚体,。,本章,将主要介绍刚体的,定轴转动,。,3.1,刚体运动的分类,3.1.1,刚体的平动,刚体的平动,：,刚体运动时，如果刚体上任意两点间的直线在运动过程中始终保持,平行,。,平动,的刚体可以看作是质点，描述质点运动的各个物理量及质点的运动规律都适用于刚体的,平动,。,3.1,刚体运动的分类,3.1.2,刚体的转动,刚体的转动,：运动的变化与所受的合外力成正比，其方向为合外力作用的方向,。,刚体的,定轴转动,：转轴是固定不动,的。,定轴转动是刚体最简单、最基本的一种转动形式。,3.1,刚体运动的分类,刚体做定轴转动时，通过刚体上任一点且与转轴垂直的平面称为,转动平面,。,平面,S,为转动平面，刚体任一点,P,在转动平面内做圆周运动，圆心,O,为转动平面与转轴z,轴）的,交点,。,3.1.2,刚体的转动,3.1,刚体运动的分类,各,质元在同一时间内都具有相同的角位移，在同一时刻都具有相同的角速度和角加速度，因此，用,角量,描述刚体的定轴转动比较方便,。,刚体,定轴转动的角位移、角速度和角加速度是矢量，但由于定轴转动只可能有两个转动方向，故刚体定轴转动的角位移、角速度和角加速度均可用带正负号的代数量表示,。,一般,规定，由转轴,Oz,正向俯视，,逆时针转向为正，顺时针转向为负,。,3.1.2,刚体的转动,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.1,力矩,力是,改变物体运动状态,的原因，但对做定轴转动的刚体来说，外力对刚体转动的影响，不仅与,力的大小,有关，而且还与,力的方向和作用点的位置,有关,。,当力的方向沿着转轴的方向或力的作用线与转轴,相交,时，无论如何力都不能改变刚体的定轴转动状态,。,因此,，物理学中用力矩这个物理量来描述力对刚体转动的作用。,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.1,力矩,外力,F,位于转动平面内，,P,点为力的作用点，,r,为,O,点到,P,点的位矢，,F,与,r,的夹角为,，,d,为力,F,的作用线到转轴的垂直距离，称为,力臂,，则位矢,r,与力,F,的矢积称为力,F,对转轴的,力矩,，用,M,表示,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.1,力矩,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.1,力矩,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.2,转动定律,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.2,转动定律,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.2,转动定律,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.3,转动惯量,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.3,转动惯量,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.3,转动惯量,转动惯量,J,的大小与,刚体的质量、刚体质量的分布情况及转轴的位置,有关,。,由于,刚体的大小和形状不变，所以，一个刚体对某一给定轴的,转动惯量是一个确定值,。,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.3,转动惯量,3.2,刚体定轴转动定律,3.2.3,转动惯量,可加性,对同一转轴而言，刚体各部分转动惯量之和等于整个刚体的转动惯量。,平行轴定理,设有两个彼此平行的转轴，一个通过刚体的质心，另一个不通过质心。两平行轴之间的距离为,d,，刚体的质量为,m,。,3.2,刚体定轴转动定律,例题讲解,1,，,，,，,，,3.2,刚体定轴转动定律,例题讲解,2,，,，,，,，,3.2,刚体定轴转动定律,例题讲解,2,，,，,，,，,3.2,刚体定轴转动定律,例题讲解,2,，,，,，,，,3.2,刚体定轴转动定律,例题讲解,2,，,，,，,，,3.3,刚体定轴转动的动能定理,3.3.1,力矩的功,3.3,刚体定轴转动的动能定理,3.3.1,力矩的功,3.3,刚体定轴转动的动能定理,3.3.1,力矩的功,3.3.2,转动动能,3.3,刚体定轴转动的动能定理,3.3.2,转动动能,3.3,刚体定轴转动的动能定理,3.3.3,刚体定轴转动的动能定理,3.3,刚体定轴转动的动能定理,例题讲解,3,，,，,，,，,3.3,刚体定轴转动的动能定理,3.4,刚体的角动量和角动量守恒定律,3.4.1,角动量,1,质点的,角动量,3.4,刚体的角动量和角动量守恒定律,3.4.1,角动量,1,质点的,角动量,3.4,刚体的角动量和角动量守恒定律,3.4.1,角动量,2,刚体的角动量,3.4,刚体的角动量和角动量守恒定律,3.4.2,刚体的角动量定理,2,刚体的角动量,3.4.3,刚体的角动量守恒定律,3.4,刚体的角动量和角动量守恒定律,如果转动惯量,J,为常数，在角动量守恒时，刚体的角速度保持不变，刚体做匀速转动。,如果转动惯量,J,可以改变，在角动量守恒时，刚体的角速度会随转动惯量的变化而变化，但二者的乘积不变。,在由多个刚体组成的转动系统中，若该系统受到的合外力矩为零，则该系统的角动量守恒,。,角动量守恒定律是自然界中的基本定律之一。,关于刚体的角动量守恒定律需要说明以下几点。,例题讲解,4,，,，,，,，,3.4,刚体的角动量和角动量守恒定律,例题讲解,5,，,，,，,，,3.4,刚体的角动量和角动量守恒定律,本章小结,1,刚体的运动,，,，,，,，,刚体的,平动,：,刚体运动,时，如果刚体上任意两点间的直线在运动过程中始终保持,平行；,刚体的,定轴转动,：如果,刚体上各点均绕同一条直线做圆周运动，且该直线固定不,动。,本章小结,2,刚体定轴转动定律,，,，,，,，,本章小结,3,刚体定轴转动的动能定理,，,，,，,，,本章小结,4,刚体的角动量定理和角动量守恒定律,，,，,，,，,（,1,）位矢,r,与动量,p,的矢积称为质点相对于,O,点的角动量（动量矩），用,L,表示。刚体对转轴的角动量等于刚体对同一轴的转动惯量与其角速度的乘积,。,（,2,）,刚体的,角动量定理,：,刚体,定轴转动时，作用于刚体上的冲量矩等于刚体角动量的增量,。,（,3,）,刚体的,角动量守恒定律,：如果,刚体所受的合外力矩为零，或不受合外力矩的作用，则刚体的角动量保持不变,。,Thanks,大学物理,