2021-2022学年高二物理竞赛课件：刚体的运动.pptx

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1、刚体的运动刚体的运动一、刚体运动学一、刚体运动学二、转动角动量二、转动角动量四、转动惯量四、转动惯量三、转动动力学三、转动动力学刚体的运动刚体的运动一般运动：一般运动：随质心的平动随质心的平动绕质心的转动绕质心的转动+一、刚体运动学一、刚体运动学1、定定轴轴转转动动2、定定点点转转动动平平面面平平行行运运动动定轴转动定轴转动/平面运动平面运动Rotation about a Fixed Axis（z-axis）角加速度角加速度定轴定轴转动、平面运动（一维转动）转动、平面运动（一维转动）转动方向转动方向可以用可以用角角速度速度 的正、负的正、负来来表示表示.一维转动的描述：矢量一维转动的描述：矢

2、量标量（正负表示方向）标量（正负表示方向）刚体转动的角速度和线速度刚体转动的角速度和线速度旋转方向旋转方向角速度角速度:方向按右手螺旋规定方向按右手螺旋规定线速度线速度:基点：基点：质心，定点，瞬心质心，定点，瞬心瞬心瞬心：刚体上瞬时不动点：刚体上瞬时不动点无滑动滚动无滑动滚动角速度的同一性角速度的同一性（对任何基点）例例1在高速旋转圆柱形转子可绕垂直在高速旋转圆柱形转子可绕垂直其横截面通过中心的轴转动开始时，它的其横截面通过中心的轴转动开始时，它的角速度角速度 ，经，经300 s 后，其转速达到后，其转速达到 18 000 rmin-1 转子的角加速度与时间成正转子的角加速度与时间成正比问在

3、这段时间内，转子转过多少转？比问在这段时间内，转子转过多少转？解解 令令 ，即，即 ，积分，积分 当当 t=300 s=5min时时刚体力学量p动量动量 p能量能量 势能：重力场中的势能 动能：质心平动动能 +相对质心转动动能 p角动量：角动量：质心角动量 +相对质心转动角动量二、刚体转动角动量General expressionExample:a rigid body with two particles刚体刚体对对z轴的角动量轴的角动量也就是刚体对点角动量也就是刚体对点角动量在在z轴方向上的分量。轴方向上的分量。刚体刚体对对z轴的转动惯量轴的转动惯量Dynamic Eqs of a Rig

4、id Body平动 Translational motion(center of mass)转动转动转动转动 Rotational motionRotational motion about(a fixed point/axis)about(a fixed point/axis)Linear momentum Angular momentum三、转动动力学三、转动动力学定轴转动Rotation about a fixed axis 刚体定轴转动的角加速度与它所受的刚体定轴转动的角加速度与它所受的合外合外力矩力矩成正比成正比，与刚体的，与刚体的转动惯量转动惯量成反比成反比.定轴转动定律定轴转动定律