大学物理-第三章-刚体的转动.pptx

大 学 物 理刚体的转动本章导读3在许多问题中，物体的大小和形状对其运动有非常重要的影响，此时就不能把物体看作质点了一般情况下，物体在外力作用下，其大小和形状都会发生变化，但由于变化不显著，可以忽略不计，于是，物理学中就引入了另一个理想模型刚体本章将主要介绍刚体的定轴转动3.1 刚体运动的分类3.1.1 刚体的平动刚体的平动：刚体运动时，如果刚体上任意两点间的直线在运动过程中始终保持平行平动的刚体可以看作是质点，描述质点运动的各个物理量及质点的运动规律都适用于刚体的平动3.1 刚体运动的分类3.1.2 刚体的转动刚体的转动：运动的变化与所受的合外力成正比，其方向为合外力作用的方向刚体的定轴转动：转轴是固定不动的定轴转动是刚体最简单、最基本的一种转动形式3.1 刚体运动的分类刚体做定轴转动时，通过刚体上任一点且与转轴垂直的平面称为转动平面平面S为转动平面，刚体任一点P在转动平面内做圆周运动，圆心O为转动平面与转轴（z轴）的交点3.1.2 刚体的转动3.1 刚体运动的分类各质元在同一时间内都具有相同的角位移，在同一时刻都具有相同的角速度和角加速度，因此，用角量描述刚体的定轴转动比较方便刚体定轴转动的角位移、角速度和角加速度是矢量，但由于定轴转动只可能有两个转动方向，故刚体定轴转动的角位移、角速度和角加速度均可用带正负号的代数量表示。

一般规定，由转轴Oz正向俯视，逆时针转向为正，顺时针转向为负3.1.2 刚体的转动3.2 刚体定轴转动定律3.2.1 力矩力是改变物体运动状态的原因，但对做定轴转动的刚体来说，外力对刚体转动的影响，不仅与力的大小有关，而且还与力的方向和作用点的位置有关当力的方向沿着转轴的方向或力的作用线与转轴相交时，无论如何力都不能改变刚体的定轴转动状态因此，物理学中用力矩这个物理量来描述力对刚体转动的作用3.2 刚体定轴转动定律3.2.1 力矩外力F位于转动平面内，P点为力的作用点，r为O点到P点的位矢，F与r的夹角为，d为力F的作用线到转轴的垂直距离，称为力臂，则位矢r与力F的矢积称为力F对转轴的力矩，用M表示3.2 刚体定轴转动定律3.2.1 力矩3.2 刚体定轴转动定律3.2.1 力矩3.2 刚体定轴转动定律3.2.2 转动定律3.2 刚体定轴转动定律3.2.2 转动定律3.2 刚体定轴转动定律3.2.2 转动定律3.2 刚体定轴转动定律3.2.3 转动惯量3.2 刚体定轴转动定律3.2.3 转动惯量3.2 刚体定轴转动定律3.2.3 转动惯量转动惯量J的大小与刚体的质量、刚体质量的分布情况及转轴的位置有关。

由于刚体的大小和形状不变，所以，一个刚体对某一给定轴的转动惯量是一个确定值3.2 刚体定轴转动定律3.2.3 转动惯量3.2 刚体定轴转动定律3.2.3 转动惯量可加性对同一转轴而言，刚体各部分转动惯量之和等于整个刚体的转动惯量平行轴定理设有两个彼此平行的转轴，一个通过刚体的质心，另一个不通过质心两平行轴之间的距离为d，刚体的质量为m3.2 刚体定轴转动定律例题讲解 1，3.2 刚体定轴转动定律例题讲解 2，3.2 刚体定轴转动定律例题讲解 2，3.2 刚体定轴转动定律例题讲解 2，3.2 刚体定轴转动定律例题讲解 2，3.3 刚体定轴转动的动能定理3.3.1 力矩的功3.3 刚体定轴转动的动能定理3.3.1 力矩的功3.3 刚体定轴转动的动能定理3.3.1 力矩的功3.3.2 转动动能3.3 刚体定轴转动的动能定理3.3.2 转动动能3.3 刚体定轴转动的动能定理3.3.3 刚体定轴转动的动能定理3.3 刚体定轴转动的动能定理例题讲解 3，3.3 刚体定轴转动的动能定理3.4 刚体的角动量和角动量守恒定律3.4.1 角动量1质点的角动量3.4 刚体的角动量和角动量守恒定律3.4.1 角动量1质点的角动量3.4 刚体的角动量和角动量守恒定律3.4.1 角动量2刚体的角动量3.4 刚体的角动量和角动量守恒定律3.4.2 刚体的角动量定理2刚体的角动量3.4.3 刚体的角动量守恒定律3.4 刚体的角动量和角动量守恒定律如果转动惯量J为常数，在角动量守恒时，刚体的角速度保持不变，刚体做匀速转动。

如果转动惯量J可以改变，在角动量守恒时，刚体的角速度会随转动惯量的变化而变化，但二者的乘积不变在由多个刚体组成的转动系统中，若该系统受到的合外力矩为零，则该系统的角动量守恒角动量守恒定律是自然界中的基本定律之一关于刚体的角动量守恒定律需要说明以下几点例题讲解 4，3.4 刚体的角动量和角动量守恒定律例题讲解 5，3.4 刚体的角动量和角动量守恒定律本章小结1刚体的运动，刚体的平动：刚体运动时，如果刚体上任意两点间的直线在运动过程中始终保持平行；刚体的定轴转动：如果刚体上各点均绕同一条直线做圆周运动，且该直线固定不动本章小结2刚体定轴转动定律，本章小结3刚体定轴转动的动能定理，本章小结4刚体的角动量定理和角动量守恒定律，（1）位矢r与动量p的矢积称为质点相对于O点的角动量（动量矩），用L表示刚体对转轴的角动量等于刚体对同一轴的转动惯量与其角速度的乘积2）刚体的角动量定理：刚体定轴转动时，作用于刚体上的冲量矩等于刚体角动量的增量3）刚体的角动量守恒定律：如果刚体所受的合外力矩为零，或不受合外力矩的作用，则刚体的角动量保持不变Thanks大学物理。