高考物理刚体的定轴转动.pptVIP

*第1页，共26页，星期日，2025年，2月5日演示实验1、茹科夫斯基转椅（和车轮）2、陀螺仪3、质心运动（杠杆）4、不同质量分布的等质量柱体滚动5、车轮进动一、刚体的定轴转动定律二、转动刚体的角动量守恒三、刚体转动的功和能四、无滑动滚动瞬时转轴（补充）五、进动目录第2页，共26页，星期日，2025年，2月5日一、刚体的定轴转动定律?zO?miri外力矩沿z轴分量的代数和刚体沿z轴的角动量刚体对z轴的转动惯量第3页，共26页，星期日，2025年，2月5日2、适用于转轴固定于惯性系中的情况。3、对于转轴通过质心的情况，如果质心有加速度，上式也成立。（惯性力对质心的力矩和为零）1、由关于定点的质点系角动量定理，向过该点的固定转轴投影得到。第4页，共26页，星期日，2025年，2月5日转动平面外力对固定转轴力矩的计算：：沿转轴方向：沿转轴反方向转动平面内的分力对转轴的力矩第5页，共26页，星期日，2025年，2月5日计算转动惯量的几条规律：1、对同一轴可叠加：2、平行轴定理：3、对薄平板刚体，有垂直轴定理：JcJdmC质心rixzyiximiΔy241mR第6页，共26页，星期日，2025年，2月5日常用的转动惯量直径薄球壳：直径球体：过中点垂直于杆细杆：过一端垂直于杆圆柱体：对称轴第7页，共26页，星期日，2025年，2月5日【例】转轴光滑，初态静止，求下摆到?角时的角加速度，角速度，转轴受力。第8页，共26页，星期日，2025年，2月5日解：刚体定轴转动1、受力分析2、关于O轴列转动定理【思考】为什么不关于过质心轴列转动定理？第9页，共26页，星期日，2025年，2月5日由?求w：第10页，共26页，星期日，2025年，2月5日（1）?平动：质心运动定理3、求转轴受力第11页，共26页，星期日，2025年，2月5日（2）?转动：关于质心轴列转动定理为什么？第12页，共26页，星期日，2025年，2月5日【例】一长为L，质量为m的均匀细棒，水平放置静止不动，受垂直向上的冲力F作用，冲量为F?t（?t很短），冲力的作用点距棒的质心l远，求冲力作用后棒的运动状态。解（1）质心的运动质心以vC0的初速做上抛运动。lFC第13页，共26页，星期日，2025年，2月5日（2）在上抛过程中棒的转动绕过质心转轴，列转动定理：lFC在上抛过程中，棒以恒定角速度?绕过质心轴转动。【演示实验】质心运动（杠杆）第14页，共26页，星期日，2025年，2月5日二、转动刚体的角动量守恒1、绕定轴转动2、几个刚体绕同一定轴转动【演示实验】茹科夫斯基转椅(和车轮)、陀螺仪3、关于过质心轴若合外力矩为零，则刚体总角动量守恒，角动量可在这几部分间传递。若合外力矩为零，则刚体角动量守恒。若对过质心轴合外力矩为零，则对该轴刚体角动量守恒。无论质心轴是否是惯性系。第15页，共26页，星期日，2025年，2月5日三、刚体转动的功和能力矩的功：不太大刚体的重力势能：机械能守恒定律：只有保守力做功时合外力矩对一个绕固定轴转动的刚体所做的功，等于它的转动动能的增加第16页，共26页，星期日，2025年，2月5日用机械能守恒重解：转轴光滑，初态静止，求下摆到θ角时的角加速度，角速度。第17页，共26页，星期日，2025年，2月5日解：杆机械能守恒比用转动定律简单！势能零点绕固定轴转动动能第18页，共26页，星期日，2025年，2月5日杆动能的另一种表达：科尼西定理势能零点质心动能绕过质心轴转动动能第19页，共26页，星期日，2025年，2月5日