《刚体绕定轴转动》课件.pptx

刚体绕定轴转动ppt课件茔餐晒裱嶙拓掇确踽奸目录CONTENTS刚体绕定轴转动的定义与特性刚体绕定轴转动的动量与角动量刚体绕定轴转动的动能与势能刚体绕定轴转动的转动惯量刚体绕定轴转动的力矩与角速度刚体绕定轴转动的角动量守恒定律01刚体绕定轴转动的定义与特性CHAPTER刚体是一个理想化的物理模型，它是指在运动过程中，其形状、大小和内部各点间的相对位置保持不变的物体。刚体的定义刚体在运动过程中，不会因为外力作用而发生形变，保持原有的形状和大小不变。刚体的特性刚体的定义当一个刚体在平面内绕一个固定轴线做圆周运动时，称为刚体绕定轴转动。转动轴是固定的，不随刚体的转动而发生移动。刚体绕定轴转动的定义转动轴的特性刚体绕定轴转动的定义 刚体绕定轴转动的特性角速度和角动量守恒在无外力矩作用的情况下，刚体绕定轴转动的角速度和角动量保持不变。转动惯量刚体的转动惯量是描述刚体转动惯性的物理量，它与刚体的质量分布和转动轴的位置有关。转动动能和势能刚体绕定轴转动时，既有转动动能又有转动势能，两者之和为刚体的机械能。02刚体绕定轴转动的动量与角动量CHAPTER动量的定义刚体绕定轴转动时的动量定义为刚体的质量、角速度和转动半径的乘积。动量的计算动量的大小等于刚体质量与角速度大小的乘积，方向垂直于刚体的转动平面，指向刚体转动的方向。动量的定义与计算角动量的定义刚体绕定轴转动时的角动量定义为刚体的转动惯量、角速度和转动半径的乘积。角动量的计算角动量的大小等于刚体转动惯量与角速度大小的乘积，方向垂直于刚体的转动平面，指向刚体转动的方向。角动量的定义与计算在刚体绕定轴转动的过程中，动量和角动量是两个相互独立的物理量，但它们之间存在一定的关系。根据动量矩定理，对于定轴转动，角动量是守恒的，即系统的总角动量保持不变。动量与角动量的关系在单摆的运动过程中，摆球的质量和摆长是确定的，因此摆球的动量和角动量是相互关联的。当摆球摆动时，它的动量和角动量的大小和方向都会发生变化，但总角动量保持不变。应用实例动量与角动量的关系03刚体绕定轴转动的动能与势能CHAPTER物体由于运动而具有的能量。动能的定义动能的计算公式动能的特点$E_k=frac12 I omega2$，其中$I$为转动惯量，$omega$为角速度。与物体的质量、速度和转动惯量有关。030201动能的定义与计算物体由于位置或形变而具有的能量。势能的定义$E_p=frac12 I omega2$，其中$I$为转动惯量，$omega$为角速度。势能的计算公式与物体的质量、转动惯量和角速度有关。势能的特点势能的定义与计算 动能与势能的关系动能与势能可以相互转化，满足能量守恒定律。在刚体绕定轴转动过程中，动能和势能之间可以相互转化，但总能量保持不变。动能与势能的转化关系可以通过动力学方程式表示，如牛顿第二定律等。04刚体绕定轴转动的转动惯量CHAPTER转动惯量的定义：描述刚体绕定轴转动惯性大小的物理量。转动惯量的单位：kg*m2。转动惯量的计算公式：I=mr2，其中m为质量，r为质点到转轴的距离。转动惯量的特点：只与刚体的质量和各质点到转轴的距离有关，与转动角速度和转动的加速度无关。转动惯量的定义与计算没有方向，只有大小。转动惯量是标量转动惯量越大，刚体越不容易改变其转动状态。转动惯量是惯性大小的量度对于多个物体组成的系统，其转动惯量等于各个物体转动惯量的矢量和。转动惯量具有叠加性刚体绕某轴转动时，其转动惯量与通过质心并与该轴平行的轴的转动惯量相同。转动惯量的平行轴定理转动惯量的性质通过计算刚体的转动惯量，可以求得刚体在力矩作用下的角加速度和角速度。在动力学中的应用火箭和卫星等航天器的发射和运行过程中，需要精确计算其转动惯量，以确保其稳定性和控制精度。在航天工程中的应用在设计和制造各种旋转机械时，需要考虑转动惯量对机械性能的影响，如电动机、减速器等。在机械工程中的应用在投掷、射击、击球等体育运动中，运动员需要调整自己的转动惯量以获得更好的成绩。在体育运动中的应用转动惯量的应用05刚体绕定轴转动的力矩与角速度CHAPTER力对物体产生绕固定轴转动的效应的度量，用M表示。力矩M=LF，其中L是从转动轴到着力点的距离矢量，F是矢量力。力矩的计算公式力矩是矢量，具有方向性，遵循右手定则。力的矢量性力矩的定义与计算角速度与角加速度的关系当物体转动时，角速度的大小和方向会发生变化，而角加速度表示角速度变化的快慢。转动惯量描述刚体转动惯性的物理量，与刚体的质量分布和转动轴的位置有关。力矩与角加速度的关系力矩作用在物体上，将产生角加速度，力矩越大，角加速度越大。力矩与角速度的关系调速器利用力矩的调节实现对转速的控制，如电动车调速器。机械平衡在机械系统中，通过合理布置力矩，可以实现系统的平衡。飞机的飞行控制飞行员通过操作杆施加力矩，改变机翼的攻角，实现飞机的升降和转向。力矩的应用06刚体绕定轴转动的角动量守恒定律CHAPTER123对于一个封闭系统，其总角动量保持不变，即角动量守恒。角动量守恒定律的表述L=rp，其中r为质点到旋转轴的距离，p为质点的动量。角动量的计算公式系统不受外力矩作用或外力矩的矢量和为零。角动量守恒的条件角动量守恒定律的表述行星绕太阳的公转、卫星绕地球的轨道运动等都遵循角动量守恒定律。天体运动利用角动量守恒定律，陀螺仪可以保持自身的旋转轴指向一个固定的方向。陀螺仪在机械系统中，通过合理设计，可以利用角动量守恒定律来优化系统的运动性能。机械系统角动量守恒定律的应用从牛顿第二定律出发，推导出角动量定理。通过引入外力矩的冲量，推导出角动量守恒定律。通过实例分析，验证角动量守恒定律的正确性。角动量守恒定律的推导感谢观看THANKS