大学物理课件刚体力学ppt.ppt

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1、为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 刚体定轴转动刚体是质点系刚体是质点系刚体的运动常用角量描述刚体的运动常用角量描述结果与质点部分完全不同结果与质点部分完全不同,对对比法（对比质点力学）比法（对比质点力学）为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 刚体运动学刚体运动学 刚体刚体-形状与大小都不变的物体（理想模型）。形状与大小都不变的物体（理想模型）。刚体是一个特殊的质点系刚体是一个特殊的质点系 -质点之间的距离与相对位置都保持不变质点之间的距离与相对

2、位置都保持不变。二、刚体的运动二、刚体的运动1.平动平动 2.转动转动 定轴转动（本章讨论）定轴转动（本章讨论）定点转动（如陀螺的运动）定点转动（如陀螺的运动）一般运动可看着平动和定轴转动的叠加一般运动可看着平动和定轴转动的叠加一、刚体一、刚体为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能三、刚体定轴转动的描述三、刚体定轴转动的描述(运动学问题运动学问题)1.1.角量角量角位置：角位置：角位移：角位移：角速度：角速度：各质元均做圆周运动各质元均做圆周运动,运动的线量一般不同，运动的线量一般不同，角量完全相同角量完全相同角加速度：角

3、加速度：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2.角量和线量的关系角量和线量的关系转轴转轴z为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能刚体定轴转动动能刚体定轴转动动能 转动惯量转动惯量类比质点的（平动）动能：类比质点的（平动）动能：一、刚体的定轴转动动能一、刚体的定轴转动动能转轴转轴zvi刚体的定轴转动动能刚体的定轴转动动能J:转动惯量为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 刚体的重力

4、势能刚体的重力势能 hc-质心的高度质心的高度为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能二、转动惯量二、转动惯量 反映转动惯性的物理量反映转动惯性的物理量定义式（两种形式）定义式（两种形式）-离散质点系离散质点系-连续质点系（刚连续质点系（刚体）体）z转动惯量与转轴的位置转动惯量与转轴的位置 及质量分布有关及质量分布有关 zmiri质量元质量元为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能转动惯量计算举例转动惯量计算举例例例1、质量均为质量均为m的四个小球位于由轻

5、质杆相连的正方的四个小球位于由轻质杆相连的正方形的四个顶点，正方形边长为形的四个顶点，正方形边长为 l.求（求（1）整个系统对过）整个系统对过顶点且垂直于正方形面的轴的转动惯量（顶点且垂直于正方形面的轴的转动惯量（2）整个系统）整个系统对过一边中点且垂直于正方形面的轴的转动惯量对过一边中点且垂直于正方形面的轴的转动惯量ml解：解：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例2 2、求质量为求质量为m、半径为半径为R的均匀圆环的转动的均匀圆环的转动惯量（轴与圆环平面垂直并通过圆心）。惯量（轴与圆环平面垂直并通过圆心）。解：解：

6、ORdm为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例3、求长为求长为L、质量为质量为m的均匀细棒对图中不同的均匀细棒对图中不同轴的转动惯量。轴的转动惯量。ABLxABL/2L/2Cx解：取如图坐标解：取如图坐标为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例4、求质量为求质量为m、半径为半径为R均匀圆盘的转动惯量。均匀圆盘的转动惯量。轴与盘平面垂直并通过盘心。轴与盘平面垂直并通过盘心。R为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大

7、会精神,充分发挥中小学图书室育人功能解：取半径为解：取半径为r宽为宽为dr的薄圆环；的薄圆环；圆盘的质量面密度为圆盘的质量面密度为Rrdr为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能练练习习1 1、求求:内内半半径径为为R1 1 外外半半径径为为R2 2 质质量量为为m的的匀质中空圆柱绕其对称轴的转动惯量匀质中空圆柱绕其对称轴的转动惯量r为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能练练习习2、求求：质质量量为为m半半径径为为R的的匀匀质质薄薄球球壳壳绕绕过中心轴的

8、转动惯量过中心轴的转动惯量解解:在球面取一圆环带，半径在球面取一圆环带，半径为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能练练习习3 3、求求：质质量量为为m半半径径为为R的的匀匀质质球球体体绕绕过球心轴的转动惯量过球心轴的转动惯量解解:把球体看作无数个同心薄球壳的组合把球体看作无数个同心薄球壳的组合 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 计算转动惯量计算转动惯量 J 的有用的定理：的有用的定理：1 1、平行轴定理、平行轴定理:所以所以 Jc 总是最小的总是

9、最小的.mJACdJC平行平行（适用于薄片，薄片在（适用于薄片，薄片在xOy平面内）平面内）2 2、垂直轴定理、垂直轴定理:y rix z mi 为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 RMO OmL圆盘圆盘细杆细杆例例1、写出下面刚体对写出下面刚体对O轴（垂直屏幕）的转动惯量轴（垂直屏幕）的转动惯量为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例2、质量为质量为m的矩形均匀薄板的矩形均匀薄板,长为长为a宽为宽为b,求它求它对通过板的几何中心并与板面垂直的对通过板的几何中心并与板面垂直的z 轴的转动轴的转动惯量惯量。xyzab为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能xyzab解：薄解：薄板位于板位于xOy面内面内。xyab由垂直轴定理可得由垂直轴定理可得