Chap3-1(转动定律1)讲解.ppt

* * 第三章 刚体定轴转动 在外力作用下，形状和大小都不发生变化的物体 —刚体，在绕定轴转动时所遵循的力学规律。 本 章 教 学 内 容 : ◆　刚体的运动及描述 ◆　刚体定轴转动的转动定律 ◆　刚体定轴转动的动能定理 ◆　刚体定轴转动的角动量定理 《 大 学 物 理 C 》 第三章 刚体定轴转动 教学要求 本 章 教 学 要 求 : 1.掌握刚体的概念和刚体的基本运动形式 2.理解力矩的概念，掌握刚体定轴转动定律并能结合牛顿运动定律求解定轴转动刚体和质点组合系统的有关问题。 3.理解转动惯量的意义及计算方法。 4.会计算力矩的功、刚体定轴转动的动能、刚体定轴转动的角动量，正确应用动能定理、角动量定理、角动量守恒定律求解相关问题。 蒙着眼睛的小孩在高空中走钢丝时，手中拿着的竹竿起什么作用？对小孩来说，手中的竹竿长些更安全，还是短些更安全？ 《 大 学 物 理 C 》 第三章 刚体定轴转动 《 大 学 物 理 C 》 第三章 刚体定轴转动 刚体的运动 一.刚体的运动 1.刚体的概念 在外力的作用下，大小和形状都始终保持不变的物体称为刚体； 或在外力的作用下，刚体中任意两质点间的距离始终保持不变 （刚体可看作是由无数质点所组成的）。 2.刚体的运动形式：平动、转动 刚体平动 质点运动 平动：若刚体中所有点的运动轨迹都保持完全相同，或者说刚体内任意两点间的连线总是平行于它们的初始位置间的连线 . 《 大 学 物 理 C 》 第三章 刚体定轴转动 刚体的运动 转动：刚体中所有的点都绕同一直线做圆周运动. 转动又分定轴转动和非定轴转动 . 刚体的平面运动 . 《 大 学 物 理 C 》 第三章 刚体定轴转动 刚体的运动 刚体的一般运动 质心的平动 绕质心的转动 + 《 大 学 物 理 C 》 第三章 刚体定轴转动 刚体定轴转动 刚体定轴转动：刚体中所有的点都绕同一直线（转轴）做圆周运动，且转轴的位置相对于选定的参考系是固定不动的. . 刚体定点转动：转轴上一点相对于参考系是静止的，而转轴的方向在变化。 《 大 学 物 理 C 》 第三章 刚体定轴转动 刚体定轴转动 刚体定轴转动的特点 3）各质点的角速度 大小相等，且均沿轴向 1） 每一质点均作圆周运动，圆面为转动平面； 2） 任一质点运动的 均相同， 但 不同； 二、角动量 问题：将一绕通过质心的固定轴转动的圆盘视为一个质点系，则由于该系统质心速度为零，所以，系统总动量为零。但系统有机械运动，总动量却为零？ 引入与动量 对应的角量 ——角动量(动量矩) 当质点作曲线运动或对某点有转动趋势时 m O O 说明不宜用动量来量度转动物体的机械运动量。 1. 质点的角动量 x y z m o 质点对某参考点的角动量反映质点绕该参考点旋转运动的强弱。 o 例：玻尔氢原子理论假设之一： 电子对核的角动量 量子化 2.质点系角动量 系统内所有质点对同一参考点角动量的矢量和 o 3. 定轴转动刚体的角动量 即 对 的角动量： 转轴 角速度 刚体上任一质点 转轴与其转动平面交点 绕 圆周运动半径为 转动平面 刚体定轴转动的特点： (1) 质点均在垂直于转轴的转动平面内，作半径不 同的圆周运动； (2) 各质点的角速度 大小相等，且均沿轴向。 刚体对z轴的总角动量为： 质点系的转动惯量 定义：质点 对 点的角动量的大小，称为质点对转轴的角动量。 刚体对z 轴的总角动量为： 对质量连续分布的刚体： 连续分布体的转动惯