高二物理竞赛刚体运动学课件 (1).pptx

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1、 一一 理解理解描写刚体定轴转动的物理量，并掌握角量描写刚体定轴转动的物理量，并掌握角量与线量的关系与线量的关系. 二二 理解理解力矩和转动惯量概念，掌握刚体绕定轴转力矩和转动惯量概念，掌握刚体绕定轴转动的转动定理动的转动定理. 三三 理解理解角动量概念，掌握质点在平面内运动以及角动量概念，掌握质点在平面内运动以及刚体绕定轴转动情况下的角动量守恒问题刚体绕定轴转动情况下的角动量守恒问题. 能运用以上规律分析和解决包括质点和刚体的简单能运用以上规律分析和解决包括质点和刚体的简单系统的力学问题系统的力学问题. 四四 理解理解刚体定轴转动的转动动能概念，能在有刚刚体定轴转动的转动动能概念，能在有刚体

2、绕定轴转动的问题中正确地应用机械能守恒定律体绕定轴转动的问题中正确地应用机械能守恒定律.5.1刚体运动的描述刚体运动的描述 刚体刚体 rigid body ：在外力作用下，形状和大小都不在外力作用下，形状和大小都不发生变化的物体。发生变化的物体。 1、刚体是任意两质点间距离保持不变的特殊质点组。、刚体是任意两质点间距离保持不变的特殊质点组。2、刚体是一种理想模型。、刚体是一种理想模型。一、刚体的平动一、刚体的平动刚体运动时，若在刚刚体运动时，若在刚体内所作的任一条直线都体内所作的任一条直线都始终保持和自身平行始终保持和自身平行 刚刚体平动。体平动。刚体的基本运动形式刚体的基本运动形式平动平动

3、translation 转动转动 rotation 一、刚体的平动一、刚体的平动刚体运动时，若在刚刚体运动时，若在刚体内所作的任一条直线都体内所作的任一条直线都始终保持和自身平行始终保持和自身平行 刚刚体平动。体平动。刚体的基本运动形式刚体的基本运动形式平动平动 translation 转动转动 rotation 平动的特点平动的特点(1) 刚体中各质点的运动情况相同刚体中各质点的运动情况相同ABABA B ArBrzxyoABrrAB BAvvBAaa(2) 刚体的平动可归结为质点运动刚体的平动可归结为质点运动两边对时间求导得两边对时间求导得ABdrdrd ABdtdtdt 0二、刚体的绕定

4、轴转动二、刚体的绕定轴转动 当刚体内所有点都绕同一直线作圆周运动，这种当刚体内所有点都绕同一直线作圆周运动，这种运动称为运动称为转动转动。 若转轴的位置和方向是固定不动的，此时刚体的若转轴的位置和方向是固定不动的，此时刚体的转动称为转动称为定轴转动定轴转动。二、刚体的绕定轴转动二、刚体的绕定轴转动 当刚体内所有点都绕同一直线作圆周运动，这种当刚体内所有点都绕同一直线作圆周运动，这种运动称为运动称为转动转动。 若转轴的位置和方向是固定不动的，此时刚体的若转轴的位置和方向是固定不动的，此时刚体的转动称为转动称为定轴转动定轴转动。 刚体的一般运动刚体的一般运动 质心的平动质心的平动绕质心的转动绕质心

5、的转动+1srad602nn的关系角速度与每分转速1srad:单位(2)、角速度、角速度(1)、角坐标、角坐标2srad:单位(3)、角加速度、角加速度从上往下看，逆时针为正，顺时针为负从上往下看，逆时针为正，顺时针为负xrsPov)(tf1、刚体转动的角速度和角加速度、刚体转动的角速度和角加速度)( ddtft)( dddd22tftt 2、角速度和角加速度均为矢量。在刚体定轴转动、角速度和角加速度均为矢量。在刚体定轴转动时可用时可用正负正负表示。表示。 1、通常规定角坐标的方向：通常规定角坐标的方向：沿逆时针方向为正，沿逆时针方向为正，沿顺时针方向为负。沿顺时针方向为负。说说 明明o00

6、4、角加速度的方向与角速度增量、角加速度的方向与角速度增量方向一致，当方向一致，当 与与 同号时，加速转同号时，加速转动；动； 与与 异号时，减速转动。异号时，减速转动。方向方向: 右手右手螺旋方向螺旋方向 3、dtdrdtdvar22rrvanrv2、角量与线量的关系、角量与线量的关系rv 3、刚体定轴匀变速转动方程、刚体定轴匀变速转动方程0t22002 () 20012tttavv0)(20202xxavv20021tatvxxrPvZo力力改变刚体的转动状态改变刚体的转动状态 刚体获得角加速度刚体获得角加速度质点获得加速度质点获得加速度改变质点的运动状态改变质点的运动状态5.2力矩刚体定轴转动定律力矩刚体定轴转动定律一、力矩一、力矩 moment of forcerdFozPFdM sinrFM 2、力矩是矢量。、力矩是矢量。规定：规定：使刚体沿逆时针旋转的力矩使刚体沿逆时针旋转的力矩为正，反之为负。为正，反之为负。1、力矩的单位：、力矩的单位：Nm 力力 F 不在转动平面内时不在转动平面内时对对z 轴的力矩：轴的力矩：hFrFFMz)(力矩取决于力的大小、方向和作用点力矩取决于力的大小、方向和作用点rF/FnFFhFAz FrMsinrFM 大小：oFr0MM0MoFr