2021-2022學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)習(xí)題（13張PPT）

1、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)習(xí)題設(shè)陀螺質(zhì)量為m，以角速度自轉(zhuǎn)。重力對(duì)固定點(diǎn)O的力矩：繞自身軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量：由角動(dòng)量定理的微分式：顯然，時(shí)刻改變方向而大小不變進(jìn)動(dòng)。陀螺的進(jìn)動(dòng) mgO進(jìn)動(dòng)角速度：dO由圖可知 由角動(dòng)量定理：陀螺陀螺的進(jìn)動(dòng)角速度：2. 進(jìn)動(dòng)軸通過(guò)定點(diǎn)且與外力平行。1. p 與 有關(guān)，與無(wú)關(guān)。3. 進(jìn)動(dòng)方向決定于外力矩和自轉(zhuǎn)角速度的方向。4. 較小時(shí)， 有周期性變化，稱(chēng)為章動(dòng)。說(shuō)明 回轉(zhuǎn)效應(yīng)的應(yīng)用：炮筒內(nèi)的旋轉(zhuǎn)式來(lái)復(fù)線等。 dO改變方向，情況如何？ mgO1.車(chē)輪的旋進(jìn)（演示）討論：改變 的方向，旋進(jìn)方向是否改變？改變配重 ，對(duì)旋進(jìn)有什么影響？用外力矩加速（或阻礙）旋進(jìn)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？2、炮彈的旋

2、進(jìn)（錄像）c3. 回轉(zhuǎn)效應(yīng)產(chǎn)生附加力矩： 輪船轉(zhuǎn)彎時(shí)，渦輪機(jī)軸承要承受附加力。 附加力可能造成軸承的損壞，附加力矩也可能造成翻船事故。 三輪車(chē)拐彎時(shí)易翻車(chē)（內(nèi)側(cè)車(chē)輪上翹）。左轉(zhuǎn)dLMMdt =dL附加力附加力軸承M左轉(zhuǎn)彎的力矩LdLL 地球轉(zhuǎn)軸的旋進(jìn)，歲差 隨著地球自轉(zhuǎn)軸的旋進(jìn)，北天極方向不斷改變。北極星3000年前 小熊座 現(xiàn)在 小熊座 12000年后 天琴座 （織女）T = 25800年C1C2F1F2太陽(yáng)赤道平面黃道平面地球北天極地軸L地球自轉(zhuǎn)角動(dòng)量（F1F2 ）M地球自轉(zhuǎn)軸旋進(jìn)地軸旋進(jìn)旋進(jìn)周期25800年秋分點(diǎn)春分點(diǎn)西分點(diǎn)每年在黃道上西移50.2太陽(yáng)年（回歸年）：太陽(yáng)由春分秋分春分恒星年（時(shí)間長(zhǎng)）：地球繞太陽(yáng)一周的時(shí)間歲差（precession）歲差 = 恒星年 太陽(yáng)年 = 20分23秒北半球南半球黃道面赤道面太陽(yáng)東當(dāng)旋進(jìn)發(fā)生后，總角速度 只有剛體高速自轉(zhuǎn)時(shí)，才有 這時(shí)也才有 和以上 的表示式。 當(dāng)考慮到 對(duì) 的貢獻(xiàn)時(shí)，自轉(zhuǎn)軸在旋進(jìn)中還會(huì)出現(xiàn)微小的上下的周期性擺動(dòng)，運(yùn)動(dòng)叫章動(dòng)（nutation）。這種牛頓力學(xué)全部結(jié)束AO質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律的對(duì)比(一)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)速度角速度加速度角加速度質(zhì)量m, 力F轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ,力矩M力的功力矩的功動(dòng)能轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能勢(shì)能質(zhì)心勢(shì)能質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律的對(duì)比(二)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)定律轉(zhuǎn)動(dòng)定律