刚体的平动与转动定轴优秀课件.ppt

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1、刚体的平动与转动定轴第1页，本讲稿共50页第2页，本讲稿共50页第3页，本讲稿共50页刚体的平动与转动（定轴）二，转动的牛顿定律：二，转动的牛顿定律：刚体：刚体：形状和大小都不变的物体。形状和大小都不变的物体。平动刚体上各点的状态量（线）保持不变第4页，本讲稿共50页z一、对转轴的力矩一、对转轴的力矩对转轴力矩的定义：对转轴力矩的定义：对转轴力矩的定义：对转轴力矩的定义：在垂直与转轴的平面在垂直与转轴的平面内，外力内，外力 与力线到转与力线到转轴的距离轴的距离d d的乘积定义为的乘积定义为对转轴的力矩。对转轴的力矩。d转动平面第5页，本讲稿共50页二、角速度的矢量性二、角速度的矢量性 角加速度

2、角加速度角速度的大小：角速度的大小：由右手螺旋法则确定。右手弯曲的四指沿转动方由右手螺旋法则确定。右手弯曲的四指沿转动方向，伸直的大拇指即为角速度的方向。向，伸直的大拇指即为角速度的方向。角速度角速度 的方向：的方向：线速度与角速度之间的关系：线速度与角速度之间的关系：角加速度矢量：角加速度矢量：第6页，本讲稿共50页三。转动惯量：三。转动惯量：转动惯量的物理意义：刚体转动惯性的量度转动惯量的物理意义：刚体转动惯性的量度.转动惯量仅取决于转动惯量仅取决于刚体本身的性质，即与刚体本身的性质，即与刚体的形状、大小、质刚体的形状、大小、质量分布以及转轴的位置量分布以及转轴的位置有关。而与转动状态无有

3、关。而与转动状态无关关.J点点=m r2zrimiRotation inertial mass第7页，本讲稿共50页回转半径回转半径r rG G(加权平均半径加权平均半径)设物体的总质量为点设物体的总质量为点 m m，刚体对，刚体对给定轴的转动惯量为给定轴的转动惯量为J J，刚体质量集中于等效点刚体质量集中于等效点Gz第8页，本讲稿共50页RRrG:m=mJ JJ212Omg第27页，本讲稿共50页rvmP=mvL=mvr=mr2v/r=JL=J=动量与角动量动量与角动量Mr第28页，本讲稿共50页F=maM=JM外=0F外=0EK=mv2/2EK=J2/2P=mvL=J动量守恒动量守恒角动量

4、守恒角动量守恒第29页，本讲稿共50页判断守恒判断守恒:F第30页，本讲稿共50页T第31页，本讲稿共50页例例2 2、质量为质量为m m的小球系在绳子的一端，绳穿过铅直套的小球系在绳子的一端，绳穿过铅直套管，使小球限制在一光滑水平面上运动。先使小球一管，使小球限制在一光滑水平面上运动。先使小球一速度速度v v0 0绕管心作半径为绕管心作半径为r r0 0的圆周运动，然后向下拉绳子，的圆周运动，然后向下拉绳子，使小球运动半径变为使小球运动半径变为r r1 1。求小球的速度。求小球的速度?解：解：解：解：v0Fr0r1v v0 0角动量守恒角动量守恒第32页，本讲稿共50页m1m2M,RT2a已

5、知：m1,m2,M,R求：T1,T2,aT1m1m2T1T2TM1,R1M2,R2a第33页，本讲稿共50页第34页，本讲稿共50页三个守恒定律比较三个守恒定律比较F=ma 来来 源源过渡过渡条件条件名称名称公式公式力（矩）对空间的积累力（矩）对空间的积累力（矩）对空间的积累力（矩）对空间的积累力对时间的积累力对时间的积累力对时间的积累力对时间的积累力矩对时间的积累力矩对时间的积累力矩对时间的积累力矩对时间的积累A A外外+A+A非非=E=E2 2-E-E11M外=0动量守恒动量守恒角动量守恒角动量守恒 A外+A非非=0机械能守恒机械能守恒第35页，本讲稿共50页1.F,a,M,都是瞬时量都是

6、瞬时量2.三个守恒定律来自三个守恒定律来自F(M)的累积效应的累积效应.3.累积效应可用对应的始末状态量的变化来量度。累积效应可用对应的始末状态量的变化来量度。4.守恒定律只是各度量关系在特定条件下的特例。守恒定律只是各度量关系在特定条件下的特例。5.累积效应可使我们只考量始末两个状态量，累积效应可使我们只考量始末两个状态量，回避了过程的繁杂。回避了过程的繁杂。第36页，本讲稿共50页4。火箭是最重要的应用之一。火箭内装置了大量的燃料，燃料燃烧后产生高温高压气体通过尾部不断向后高速喷出，从而使火箭不断向前加速，这就是火箭推进原理。火箭是唯一可以不依赖空气，自携燃料，能胜任星际航行的飞行工具。A

7、牛顿第一定律B万有引力定律C动量守恒定律D角动量守恒定律5。如果一个系统在的情况下，系统内部又_的话，那么系统的机械能守恒，这就是机械能守恒定律。A不受外力，没有像摩擦力这类会消耗能量的力B外力不做功，没有像摩擦力这类会消耗能量的力做功C不受外力，没有相互作用力D不受外力，没有像摩擦力这类会消耗能量的力做功第37页，本讲稿共50页第38页，本讲稿共50页h hH HH HMMmm0 01.1.3 32 2M,RFt0t1:机守t t1 1t2 2:角动守t2t3:机守第39页，本讲稿共50页v0(o)M,L角动量守恒机械能守恒mJ子子o=J子子+棒棒J子子+棒棒/2=MgL(1-cos)/2+

8、mgL(1-cos)第40页，本讲稿共50页1、时空与运动的经典表述、时空与运动的经典表述哥白尼体系与托勒密体系的对比伽利略落体说对亚里士多德的批判牛顿的“水桶实验”及绝对时空观伽利略的相对性原理几个时空基本尺度6）牛顿三定律7）万有引力定律8）三大守恒9）角动量与动量10）伽利略的斜面思想实验以书本为基础，概述（文字，示图，公式）下以书本为基础，概述（文字，示图，公式）下列知识要点：列知识要点：第41页，本讲稿共50页作业作业2 21。哥白尼能够提出日心说，是由于1.哥白尼具有天文观测技术和天文学理论。对希腊自然哲学著作的钻研给了他批判托勒玫理论的勇气。2.哥白尼得知古代就曾有人提出地球绕太

9、阳转动的设想后，开始认真考虑以太阳为静止中心，诸行星包括地球围绕太阳运转的宇宙体系。3.哥白尼时代，航海事业发展很快，迫切需要精确简明的天文历表，客观形势促使哥白尼提出自己的革命性理论。A1、2条对B1、2、3条都对C1、3条对D2、3条对第42页，本讲稿共50页2。1967年国际计量大会决定采用作为新的时间计量基准，定义1秒是基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射周期的9192631770倍的持续时间。A铯原子钟，铯103原子B铯原子钟，铯133原子C铑原子钟，铑103原子D铑原子钟，铑133原子3。放射性发现后，地质学家从岩石里铀和铅的含量值估算出岩石的年龄已有40亿年。按_ _ _估计

10、，地球的年令为46亿年，即1017秒的数量级。A放射性238U含量B放射性235U含量C放射性同位素238U和235U总量D放射性同位素238U和235U之比第43页，本讲稿共50页6。在地面上发射一航天器，使它不但脱离地球引力范围还要脱离太阳引力范围所需的最小发射速度称_，为16.7km/s。A第三宇宙速度B最低轨道速度C第一宇宙速度D第二宇宙速度7论述伽利略科学研究方法及其对我们的启示。8牛顿万有引力定律如何揭示了物理美学中的普遍性.谈谈你的体会？第44页，本讲稿共50页第45页，本讲稿共50页第46页，本讲稿共50页第47页，本讲稿共50页MKm,rxv01，已知：，已知：K,m,M,r,x,求：求：v1论述伽利略科学研究方法及其对我们的启示。论述伽利略科学研究方法及其对我们的启示。2牛牛顿顿万万有有引引力力定定律律如如何何揭揭示示了了物物理理美美学学中中的的普普遍遍性性.谈谈谈谈你你的的体体会？会？第48页，本讲稿共50页KM，RmxX机守角守MR0mr=?3。V?第49页，本讲稿共50页v0(o)mM,LM,Lv已知：m,M,L,V0.求：4。/-/第50页，本讲稿共50页