2021-2022学年高二物理竞赛刚体的运动课件.pptx

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1、刚体的运动 刚体转动刚体转动 Rotation of a rigid body1、刚体刚体 Rigid Body：物体在外力或外力矩作用下，其组成质点之物体在外力或外力矩作用下，其组成质点之间的距离恒保持一定。间的距离恒保持一定。2、刚体运动刚体运动=平动平动+转动转动(1)平动平动 Translation：刚体中的所有质点都沿平行的路径运行刚体中的所有质点都沿平行的路径运行，因因而刚体中任意两点的连线始终保持与其初始位而刚体中任意两点的连线始终保持与其初始位置平行置平行。bca物 体 作 平 动bca物 体 作 平 动bca物 体 作 平 动bca物 体 作 平 动abc物 体 作 平 动a

2、bc物 体 作 平 动bca物 体 作 平 动abc物 体 作 平 动abc物 体 作 平 动abc物 体 作 平 动00定轴转动：刚体绕一定轴转动：刚体绕一 固定不动轴转动。固定不动轴转动。定轴转动定轴转动：刚体绕一：刚体绕一 固定不动轴转动。固定不动轴转动。转动平面转动平面：垂直于转动轴所作的平面：垂直于转动轴所作的平面转转转转动动动动平平平平面面面面00定轴转动定轴转动：刚体绕一：刚体绕一 固定不动轴转动。固定不动轴转动。转动平面转动平面：垂直于转动轴所作的平面：垂直于转动轴所作的平面转转转转动动动动平平平平面面面面M参参考考方方向向X00定轴转动定轴转动：刚体绕一：刚体绕一 固定不动轴

3、转动。固定不动轴转动。转动平面转动平面：垂直于转动轴所作的平面：垂直于转动轴所作的平面转转转转动动动动平平平平面面面面Mr参参考考方方向向X00va定轴转动定轴转动：刚体绕一：刚体绕一 固定不动轴转动。固定不动轴转动。转动平面转动平面：垂直于转动轴所作的平面：垂直于转动轴所作的平面转转转转动动动动平平平平面面面面Mr参参考考方方向向X00角速度矢量角速度矢量va定轴转动定轴转动：刚体绕一：刚体绕一 固定不动轴转动。固定不动轴转动。转动平面转动平面：垂直于转动轴所作的平面：垂直于转动轴所作的平面转转转转动动动动平平平平面面面面Mr参参考考方方向向X00角速度矢量角速度矢量va定轴转动定轴转动：刚

4、体绕一：刚体绕一 固定不动轴转动。固定不动轴转动。转动平面转动平面：垂直于转动轴所作的平面：垂直于转动轴所作的平面转转转转动动动动平平平平面面面面Mr参参考考方方向向X00角速度矢量角速度矢量线速度与角速度线速度与角速度的关系的关系va定轴转动定轴转动：刚体绕一：刚体绕一 固定不动轴转动。固定不动轴转动。转动平面转动平面：垂直于转动轴所作的平面：垂直于转动轴所作的平面转转转转动动动动平平平平面面面面Mr参参考考方方向向X00线速度与角速度线速度与角速度的关系的关系v角速度矢量角速度矢量ar=vv定轴转动定轴转动：刚体绕一：刚体绕一 固定不动轴转动。固定不动轴转动。转动平面转动平面：垂直于转动轴

5、所作的平面：垂直于转动轴所作的平面转转转转动动动动平平平平面面面面Mr参参考考方方向向X00线速度与角速度线速度与角速度的关系的关系vrar=v转转动动定定律律 一、力矩一、力矩 1.力在转动平面内力在转动平面内 3-3 力矩力矩 转动定律转动定律F=MdFrdM 一、力矩一、力矩 1.力在转动平面内力在转动平面内 3-3 力矩力矩 转动定律转动定律Fsin=Md=F rFrdM 一、力矩一、力矩 1.力在转动平面内力在转动平面内 3-3 力矩力矩 转动定律转动定律rFsin=MMdF=F rFrdM 一、力矩一、力矩 1.力在转动平面内力在转动平面内 3-3 力矩力矩 转动定律转动定律rFs

6、in=MMdF=F r 一、力矩一、力矩 1.力在转动平面内力在转动平面内 3-3 力矩力矩 转动定律转动定律FrdMMrFFFF21r转动转动平面平面 2.力不在转动平面内力不在转动平面内FM=rFFF21r转动转动平面平面 2.力不在转动平面内力不在转动平面内FFM=12rrF)(+FFF21r转动转动平面平面 2.力不在转动平面内力不在转动平面内FFF+M=1221rrrrF)(+FFFF21r转动转动平面平面 2.力不在转动平面内力不在转动平面内FFFF+只能引起轴的只能引起轴的M=12211rrrrrF)(+FFFF21r转动转动平面平面变形，对转动无贡献。变形，对转动无贡献。2.力

7、不在转动平面内力不在转动平面内FFFF+只能引起轴的只能引起轴的M=12211rrrrrF 2.力不在转动平面内力不在转动平面内)(+F 在定轴动问题中，如不加说明，所指的力在定轴动问题中，如不加说明，所指的力矩是指力在转动平面内的分力对转轴的力矩。矩是指力在转动平面内的分力对转轴的力矩。FFF21r转动转动平面平面变形，对转动无贡献。变形，对转动无贡献。转动定律转动定律 （1）一个可绕固定轴转动的刚体，当它）一个可绕固定轴转动的刚体，当它所受合外力矩为零时，它将保持原有的角速所受合外力矩为零时，它将保持原有的角速度不变。度不变。（2）若合外力矩不为零时，它将获得角）若合外力矩不为零时，它将获得角加速度加速度，方向与合外力矩方向与合外力矩M方向相同方向相同的量值和的量值和M的量值成正比，并与它的转动的量值成正比，并与它的转动惯量惯量I 成反比成反比 例例：人和转盘的转动惯量为人和转盘的转动惯量为I0,哑铃哑铃rr12mmI0为为初始转速为初始转速为的质量的质量,m 双臂收缩由双臂收缩由r1变为变为r2时转动惯量减少，角速时转动惯量减少，角速度要增大，比平举两臂度要增大，比平举两臂时要转得快一些。时要转得快一些。花样滑冰运动员通过改变身体姿态花样滑冰运动员通过改变身体姿态 即改变转动惯量来改变转速即改变转动惯量来改变转速