2021-2022学年高二物理竞赛课件：刚体的定轴转动.pptx

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1、刚体的定轴转动一、基本概念、基本规律：一、基本概念、基本规律：*角速度角速度*角加速度角加速度描述刚体定轴转动的物理量及运动学公式：描述刚体定轴转动的物理量及运动学公式：定轴转动定律：定轴转动定律：3、机械能守恒定律：机械能守恒定律：在只有保守力矩作功时在只有保守力矩作功时常量常量*距转轴距转轴 r 处处质元线量与质元线量与角量的关系：角量的关系：*匀角加速匀角加速转动公式：转动公式：*角动量角动量5、角动量守恒定律：角动量守恒定律：时时常量常量 4、角动量定理：、角动量定理：复习题复习题1、刚体作匀变速定轴转动，刚体上任一点有否切向加速刚体作匀变速定轴转动，刚体上任一点有否切向加速度？度？_

2、.有否法向加速度有否法向加速度?_.at 是否变化？是否变化？_ an 是否变化？是否变化？_.有有有有不变不变变变2、两力作用在一个有固定转轴的刚体上两力作用在一个有固定转轴的刚体上*两力都平行于轴作用时，它们对轴的合力矩一定是零。两力都平行于轴作用时，它们对轴的合力矩一定是零。*两力都垂直于轴作用时，它们对轴的合力矩可能是零。两力都垂直于轴作用时，它们对轴的合力矩可能是零。*两力的合力为零时，它们对轴的合力矩也一定是零。两力的合力为零时，它们对轴的合力矩也一定是零。*两力对轴的合力矩为零时，它们的合力也一定是零。两力对轴的合力矩为零时，它们的合力也一定是零。3、质量为质量为m半径为半径为R

3、的薄圆盘从静止开始在恒力矩的作用的薄圆盘从静止开始在恒力矩的作用下绕通过直径的光滑轴转动，下绕通过直径的光滑轴转动，（J=mR2/4），），t秒后点的切向加速度秒后点的切向加速度at=_，法向加速度法向加速度an=_.4、已知：已知：因因 微小的干扰，小球从微小的干扰，小球从 A 由静止向下滑动（环光滑），下滑过程中：由静止向下滑动（环光滑），下滑过程中：*地球、环与小球系统的机械能是否守恒？地球、环与小球系统的机械能是否守恒？*小球的动量是否守恒？小球的动量是否守恒？*小球对轴的角动量是否守恒？小球对轴的角动量是否守恒？系统外力的功为零，非保守内力有小球、管壁间的相互作系统外力的功为零，非保

4、守内力有小球、管壁间的相互作用力用力N，N 它们作功之和为零。故它们作功之和为零。故机械能守恒机械能守恒小球受力小球受力N，mg，合力不为零，合力不为零，动量不守恒动量不守恒小球的角速度变化故小球的角速度变化故角动量不守恒角动量不守恒。5、已知已知 ：R，m 求：圆盘自静止开始转动后，转过的求：圆盘自静止开始转动后，转过的 角度与时间的关系。角度与时间的关系。解：解：圆盘和物体受力分析如图：圆盘和物体受力分析如图：对圆盘：对圆盘：对物体：对物体：联立（联立（1）、（）、（2）、（）、（3）得：）得：研究系统：研究系统：小球、细棒小球、细棒系统的外力有小球的系统的外力有小球的重力重力(与转轴平行

5、与转轴平行)、细、细棒的重力和转轴上的棒的重力和转轴上的支撑力支撑力(通过转轴通过转轴).系系统所受合外力矩为零统所受合外力矩为零而角动量守恒而角动量守恒.6、一根质量为一根质量为 M，长为，长为 的均匀细棒，可绕通过棒的均匀细棒，可绕通过棒 中中心的垂直轴心的垂直轴 Z，在，在XY平面内转动。开始时静止，今有质平面内转动。开始时静止，今有质量为量为 m 的小球以速度的小球以速度 顺着顺着y轴的方向碰撞棒的端点，轴的方向碰撞棒的端点，假设碰撞是弹性的，求碰撞后小球的弹回速度假设碰撞是弹性的，求碰撞后小球的弹回速度 和棒的角和棒的角速度速度 。7、质量为质量为m0=16 kg的实心滑轮，半径为的

6、实心滑轮，半径为R=0.15 m。一根细绳绕在滑轮上，一端挂一质量为一根细绳绕在滑轮上，一端挂一质量为m的物体。求：的物体。求：（1）由静止开始）由静止开始1秒钟后，物体下降的距离；（秒钟后，物体下降的距离；（2）绳）绳子的张力。子的张力。解：m0mmgFT8、一质量为一质量为m，长为，长为l 的均质细杆，转轴在的均质细杆，转轴在O点，距点，距A端端 l/3 处。今使棒从静止开始由水平位置绕处。今使棒从静止开始由水平位置绕O点转动，点转动，求：（求：（1）水平位置的角速度和角加速度）水平位置的角速度和角加速度;（2）垂直位）垂直位置时的角速度和角加速度。置时的角速度和角加速度。解：（1）COB

7、A（2）COBA9、质量为质量为m0，长为，长为2l 的均质细棒，在竖直平面内的均质细棒，在竖直平面内可绕中心轴转动。开始棒处于水平位置，一质量为可绕中心轴转动。开始棒处于水平位置，一质量为m的小球以速度的小球以速度u垂直落到棒的一端上。设为弹性碰撞。垂直落到棒的一端上。设为弹性碰撞。求碰后小球的回跳速度求碰后小球的回跳速度v以及棒的角速度。以及棒的角速度。Ou解：解：由系统角动量守恒由系统角动量守恒机械能守恒机械能守恒10、一质量为一质量为m0，半径，半径R的圆盘，盘上绕由细绳，的圆盘，盘上绕由细绳，一端挂有质量为一端挂有质量为m的物体。问物体由静止下落高度的物体。问物体由静止下落高度h时，

8、其速度为多大？时，其速度为多大？mgmmm0m m解：解：解得解得FT11、长为长为 l 的均质细直杆的均质细直杆OA，一端悬于，一端悬于O点铅直下点铅直下垂，如图所示。一单摆也悬于垂，如图所示。一单摆也悬于O点，摆线长也为点，摆线长也为l，摆，摆球质量为球质量为m。现将单摆拉到水平位置后由静止释放，。现将单摆拉到水平位置后由静止释放，摆球在摆球在 A 处与直杆作完全弹性碰撞后恰好静止。试求：处与直杆作完全弹性碰撞后恰好静止。试求：细直杆的质量细直杆的质量m0；碰撞后细直杆摆动的最大角碰撞后细直杆摆动的最大角度度。（忽略一切阻力）。（忽略一切阻力）解：解：按角动量守恒定律按角动量守恒定律 系统的动能守恒系统的动能守恒解得解得系统的机械能守恒，有系统的机械能守恒，有