高二物理競(jìng)賽剛體力學(xué)基礎(chǔ)課件

剛體力學(xué)基礎(chǔ)4.1剛體運(yùn)動(dòng)的描述質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律4.2剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)4.3定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題4.4剛體的角動(dòng)量守恒定律4.1剛體運(yùn)動(dòng)的描述質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律剛體（rigidbody）：受力時(shí)不改變形狀和體積的物體平動(dòng)時(shí)，剛體上的任一指定直線保持平行剛體的各質(zhì)元繞某一定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的質(zhì)心和質(zhì)元：由無(wú)數(shù)質(zhì)元組成的特殊質(zhì)點(diǎn)系；質(zhì)量分布均勻、形狀規(guī)則的剛體質(zhì)心在其幾何中心剛體的運(yùn)動(dòng)：平動(dòng)（translation）和轉(zhuǎn)動(dòng)（rotation）轉(zhuǎn)動(dòng)平面平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，可以描述剛體所有質(zhì)元的運(yùn)動(dòng)。一、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)：P定軸角位移，角速度，角加速度每個(gè)質(zhì)元都具有相同的角位移、角速度和角加速度若為勻加速轉(zhuǎn)動(dòng)這種簡(jiǎn)單情況（原理同勻加速直線運(yùn)動(dòng)），則二、質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定律：4.2剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)一、剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的計(jì)算z定義：剛體對(duì)定軸z的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（注：一般，給定軸的情況下可省略腳標(biāo)不寫(xiě)。）二、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算質(zhì)點(diǎn)系對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量質(zhì)量連續(xù)分布剛體對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量z剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的特點(diǎn)：＊形狀、大小相同的均勻剛體總質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大；＊總質(zhì)量相同的剛體，質(zhì)量分布離軸越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大；＊同一剛體，轉(zhuǎn)軸不同，質(zhì)量對(duì)軸的分布就不同，因而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就不同。R1、常用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（了解）均勻圓環(huán)：半徑R、質(zhì)量mR質(zhì)元：質(zhì)元對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：均勻圓盤(pán)：半徑R、質(zhì)量m質(zhì)元：質(zhì)元對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：均勻桿：長(zhǎng)l，質(zhì)量mC質(zhì)元：質(zhì)元對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：xxAxx2、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量遵循的規(guī)律a)、關(guān)于同一軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量具有可疊加性b)、平行軸定理平行AC4.3定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題z

剛體上某一質(zhì)元受到外力及合內(nèi)力的作用，根據(jù)牛二律：對(duì)所有質(zhì)元求和：一對(duì)內(nèi)力的力矩為零，且一、剛體轉(zhuǎn)動(dòng)定律轉(zhuǎn)動(dòng)定律：合外力矩=轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與角加速度的積因此，與慣性質(zhì)量對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量反映剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的慣性，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大越難改變轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。關(guān)于同一個(gè)軸定軸下，可不寫(xiě)角標(biāo)：與牛二律比較：例1、已知：定滑輪（可視為均勻圓盤(pán)）質(zhì)量M、半徑R；重物質(zhì)量m，忽略軸處摩擦及繩的質(zhì)量。

求：重物由靜止下落h

高度時(shí)的速度。二、剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律的應(yīng)用·hv0=0解：對(duì)重物而且oR對(duì)定滑輪重物作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，定滑輪作勻加速定軸轉(zhuǎn)動(dòng)例2、已知均勻棒長(zhǎng)l、質(zhì)量m

，在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)；求：棒由水平靜止自由擺