力学基础详解教学复习备用.pptVIP

力学基础 大学物理学 张丽 slxzhl@ahut.edu.cn 20世纪以前经典物理学 经典力学（牛顿力学）伽利略 牛顿 经典热力学、统计物理学 焦耳 卡诺 经典电磁学 安培 法拉第 麦克斯韦 光学 惠更斯 20世纪的近代物理学(两大基石:量子力学及相对论) 1900年普朗克(德国人)提出量子论，经20多年发展成量子力学。 1905年爱因斯坦提出狭义相对论。 21世纪物理学发展的几个活跃领域 凝聚态物理学 等离子体物理与核聚变 纳米技术 “无限大”和“无限小”系统物理学 本学期内容 力学基础 (运动的描述、 动量守恒定律和  能量守恒定律和刚体转动) 热 学 (气体动理论基础、热力学基础) 振动与波 (机械振动和机械波) 波动光学 (光的干涉、衍射和偏振) 一、 描述质点运动的四个物理量 2、 位移： 3、 速度: 4、 加速度： §1-3 圆周运动: §3-1 质点和质点系的动量定理 ? 碰撞过程的平均冲击力： 二、质点系的动量定理（自己看书P49） §3-2 动量守恒定律 §3-4 功（力对空间的累积） 一、力矩： 二、刚体的转动定律 如图所示，质量为m的两物体A，B. A放在倾角为θ的光滑斜面上，通过定滑轮有不可伸长的轻绳与B相连.定滑轮是半径为R的圆盘，质量为m.物体运动时，绳与滑轮无相对滑动.求绳中张力T1和T2及物体的加速度a（轮轴光滑）. 三、转动惯量 § 4-3 角动量 角动量守恒 三、刚体定轴转动的角动量守恒定律 § 4-4 刚体转动的动能定理 例: 作用在质点上的力为 在下列情况下求质点从 处该力作的功： (1). 质点的运动轨道为抛物线 (2). 质点的运动轨道为直线 处运动到 X Y O 做功与路径有关 X Y O 刚体：在讨论问题时可以忽略由于受力而引起的形状和体积的改变的理想模型。 平动：刚体在运动中，其上任意两点的连线始终保持平行。 各质点间的相对位置永不发生变化的质点系。 §4-1 刚体的定轴转动 转动：对点、对轴（只讨论定轴转动） 定轴转动：各质元在自己的转动平面内作圆周运动 描述的物理量 任一质点圆周运动的线量和角量的关系 简化 转动平面 转动 平面 大小： f 方向： 垂直于 和 组成的平面，并由 转向 的右手螺旋。 ?注意： 或 （有心力的作用） 则： 对转轴的力矩： §4-2 力矩 转动定律 转动惯量 刚体内作用力和反作用力的力矩互相抵消 O 结论：刚体内各质点间的作用力对转轴的合内力矩为零. 讨论 定轴转动定律在转动问题中的地位相当于平动时的牛顿第二定律 应用转动定律解题步骤与牛顿第二定律时完全相同 P * O O 转动定律 转动惯量 θ A B 对A，有： 对B，有： 对滑轮有， A NA B N aA aB 联解得： 牛二 转动定律 例：如图质点系 单个质点： 质点系： 质量连续分布的刚体： 哪种握法转动惯量大？ o ′ o ? I和转轴有关 同一个物体对不同转轴的转动惯量是不同的。 解：（1） x x dx 棒的线密度： 则： （2） o ′ o 说一个角动量时，须指明是对哪个固定点而言的。 1、质点m对固定点O的角动量： 方向： 右手螺旋定则。 大小： 一 质点的角动量和刚体的角动量 2、刚体定轴转动的角动量 O 二 刚体定轴转动的角动量定理 O 冲量矩： 冲量： m m ω 物体所受的合外力矩为零，则物体的角动量矢量保持不变，即角动量的大小和方向都保持不变。 若： 则： (一)茹可夫斯基凳 （二）花样滑冰 角动量守恒定律是自然界的一个基本定律. 1、转动动能 用转动惯量表达刚体定轴转动的动能 转动动能与轴的位置有关 2、力矩的功 3、刚体定轴转动的动能定理 ?重力场中机械能守恒定律 系统-- 刚体+地球 质点系动能定理 说明：上式中A为合外力矩所做的功。 这是因为刚体内各质元间无相对位移，故任意一对内力矩做功为零。 单个质点对固定点的角动量 刚体绕定轴转动的角动量 L= Iω 转动动能 例： l m O M s θ 解： (1)棒由水平位置下落到竖直位置时机械能守恒。 (2)棒与物块碰撞时,角动量守恒、机械能守恒 (3) 物块滑行中满足动能定理 总结 质点 刚体（定轴转动） 力F，质量 m 动量p=mv，冲量 动量定理 平动动能 力的功 动能定理 功能定理 角动量定理 转动动能 力矩的功 动能定理 功能定理 力矩 ，转动惯量 牛顿第二定律 转动定律 角动量 ，冲量矩 动量守恒定律 角动量守恒定律 * 等离子体