2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：剛體的運動（14張PPT）

1、剛體的運動3-1 剛體模型及其運動3-2 力矩 轉(zhuǎn)動慣量 定軸轉(zhuǎn)動定律3-3 定軸轉(zhuǎn)動中的功能關(guān)系3-4 定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量定理和角動量守恒定律3-5 進(jìn)動第三章 剛體的運動CAB F由于彈性，力在連續(xù)體內(nèi)傳播需要一定時間：t t +t 才感受到力固體中彈性波的速度（k勁度）若 v ，則 k ，此時物體有無限的剛性，它受作用力不會變形，因而可以瞬時傳遞力。我們把這種不能變形的物體稱為剛體。一、剛體3-1 剛體模型及其運動 顯然，剛體是個理想化的模型，而且考慮到剛體的特點，規(guī)律的表示還可較一剛體是特殊的質(zhì)點系，其上各質(zhì)點間的相對位置保持不變。質(zhì)點系的規(guī)律都可用于剛體，般的質(zhì)點系有所簡化。通常v

2、固體 103m/s，所以只要我們討論的運動過程的速度比此慢得多，就可把固體視為剛體。實際的意義。但是它有做直線運動的質(zhì)點：1個自由度做平面運動的質(zhì)點：2個自由度做空間運動的質(zhì)點：3個自由度質(zhì)點：(x, y, z) i = 3 二、自由度 所謂自由度就是決定系統(tǒng)在空間的位置所需要的獨立坐標(biāo)的數(shù)目。C(x,y,z)物體有幾個自由度，它的運動定律就歸結(jié)為幾個獨立的方程。三、 剛體運動的幾種形式1. 平動（平移） （n=3） 運動過程中剛體內(nèi)任意一條直線在運動過程中始終保持方向不變。 剛體的任意運動都可視為某一點的平動和繞通過該點的軸線的轉(zhuǎn)動特點：剛體內(nèi)所有的點具有相同的位移、速度和加速度。 剛體上任

3、一點的運動規(guī)律即代表剛體的平動規(guī)律。 研究方法：用質(zhì)心代表整個剛體的運動?？梢暈橘|(zhì)點。2.定軸轉(zhuǎn)動（n=1） 剛體上所有質(zhì)點都繞同一直線作圓周運動。這種運動稱為剛體的轉(zhuǎn)動。這條直線稱為轉(zhuǎn)軸。定軸轉(zhuǎn)動：轉(zhuǎn)軸固定不動的轉(zhuǎn)動。O特點：剛體內(nèi)所有的點具有相同的角位移、角速度和角加速度。剛體上任一點作圓周運動的規(guī)律即代表了剛體定軸轉(zhuǎn)動的規(guī)律 將剛體的運動看作質(zhì)心的平動與相對于通過質(zhì)心并垂直運動平面的軸的轉(zhuǎn)動的疊加。3.平面平行運動（n=3） 剛體運動時, 各點始終和某一平面保持一定的距離, 或者說剛體中各點都平行于某一平面而運動4.剛體定點轉(zhuǎn)動（n=3）剛體運動時，始終繞一固定點轉(zhuǎn)動.OOOO轉(zhuǎn)動與基點

4、的選取無關(guān)。兩種分解，基點選取不同，例如：平動可以不同， 動力學(xué)中，常選質(zhì)心為基點。轉(zhuǎn)動卻相同，或5. 剛體的一般運動（n=6） 剛體的一般運動可視為隨剛體上某一基點A的平動和繞該點的定點轉(zhuǎn)動的合成.OOO 線量與角量的關(guān)系：角位移角速度角加速度角量：對于勻角加速轉(zhuǎn)動，則有 勻加速直線運動：飛輪 30 s 內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度 例1 一飛輪半徑為 0.2m、 轉(zhuǎn)速為150rmin-1， 因受制動而均勻減速，經(jīng) 30 s 停止轉(zhuǎn)動 . 試求:（1）角加速度和在此時間內(nèi)飛輪所轉(zhuǎn)的圈數(shù)；解（1） t = 30 s 時，設(shè).飛輪做勻減速運動時， t = 0 s 轉(zhuǎn)過的圈數(shù)（2）制動開始后 t = 6 s 時飛輪的角速度； （3）t = 6 s 時飛輪邊緣上一點的線速度、切向加速度和法向加速度 .解:已知： . 求：解:1. 只有垂直轉(zhuǎn)軸的外力分量才產(chǎn)生沿轉(zhuǎn)軸方向的力矩Mz ，而平行于轉(zhuǎn)軸的外力分量產(chǎn)生的力矩 Mxy 則被軸承上支承力的力矩所抵消。 對O點的力矩：一、力矩大小：說明3-2 力矩 轉(zhuǎn)動慣量