高二物理競賽剛體力學(xué)基礎(chǔ)課件

剛體力學(xué)基礎(chǔ)4.1剛體運動的描述質(zhì)心運動定律4.2剛體定軸轉(zhuǎn)動4.3定軸轉(zhuǎn)動中的動力學(xué)問題4.4剛體的角動量守恒定律4.1剛體運動的描述質(zhì)心運動定律剛體（rigidbody）：受力時不改變形狀和體積的物體平動時，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)動剛體的質(zhì)心和質(zhì)元：由無數(shù)質(zhì)元組成的特殊質(zhì)點系；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動：平動（translation）和轉(zhuǎn)動（rotation）轉(zhuǎn)動平面平動和轉(zhuǎn)動，可以描述剛體所有質(zhì)元的運動。一、剛體定軸轉(zhuǎn)動：P定軸角位移，角速度，角加速度每個質(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)動這種簡單情況（原理同勻加速直線運動），則二、質(zhì)心運動定律：4.2剛體的定軸轉(zhuǎn)動一、剛體的轉(zhuǎn)動動能的計算z定義：剛體對定軸z的轉(zhuǎn)動慣量（注：一般，給定軸的情況下可省略腳標(biāo)不寫。）二、轉(zhuǎn)動慣量的計算質(zhì)點系對軸的轉(zhuǎn)動慣量質(zhì)量連續(xù)分布剛體對軸的轉(zhuǎn)動慣量z剛體轉(zhuǎn)動慣量的特點：＊形狀、大小相同的均勻剛體總質(zhì)量越大，轉(zhuǎn)動慣量越大；＊總質(zhì)量相同的剛體，質(zhì)量分布離軸越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動慣量越大；＊同一剛體，轉(zhuǎn)軸不同，質(zhì)量對軸的分布就不同，因而轉(zhuǎn)動慣量就不同。R1、常用轉(zhuǎn)動慣量（了解）均勻圓環(huán)：半徑R、質(zhì)量mR質(zhì)元：質(zhì)元對軸的轉(zhuǎn)動慣量：轉(zhuǎn)動慣量：均勻圓盤：半徑R、質(zhì)量m質(zhì)元：質(zhì)元對軸的轉(zhuǎn)動慣量：轉(zhuǎn)動慣量：均勻桿：長l，質(zhì)量mC質(zhì)元：質(zhì)元對軸的轉(zhuǎn)動慣量：轉(zhuǎn)動慣量：xxAxx2、轉(zhuǎn)動慣量遵循的規(guī)律a)、關(guān)于同一軸的轉(zhuǎn)動慣量具有可疊加性b)、平行軸定理平行AC4.3定軸轉(zhuǎn)動中的動力學(xué)問題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：對所有質(zhì)元求和：一對內(nèi)力的力矩為零，且一、剛體轉(zhuǎn)動定律轉(zhuǎn)動定律：合外力矩=轉(zhuǎn)動慣量與角加速度的積因此，與慣性質(zhì)量對應(yīng)，轉(zhuǎn)動慣量反映剛體轉(zhuǎn)動的慣性，轉(zhuǎn)動慣量越大越難改變轉(zhuǎn)動狀態(tài)。關(guān)于同一個軸定軸下，可不寫角標(biāo)：與牛二律比較：例1、已知：定滑輪（可視為均勻圓盤）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

高度時的速度。二、剛體定軸轉(zhuǎn)動定律的應(yīng)用·hv0=0解：對重物而且oR對定滑輪重物作勻加速直線運動，定滑輪作勻加速定軸轉(zhuǎn)動例2、已知均勻棒長l、質(zhì)量m

，在豎直面內(nèi)轉(zhuǎn)動；求：棒由水平靜止自由擺