2021-2022學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 轉動慣量 定軸轉動定律3-3 定軸轉動中的功能關系3-4 定軸轉動剛體的角動量定理和角動量守恒定律3-5 進動第三章 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。可視為質(zhì)點。2.定軸轉動（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動。這條直線稱為轉軸。定軸轉動：轉軸固定不動的轉動。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.剛體定點轉動（n=3）剛體運動時，始終繞一固定點轉動.OOOO轉動與基點

4、的選取無關。兩種分解，基點選取不同，例如：平動可以不同， 動力學中，常選質(zhì)心為基點。轉動卻相同，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動的合成.OOO 線量與角量的關系：角位移角速度角加速度角量：對于勻角加速轉動，則有 勻加速直線運動：飛輪 30 s 內(nèi)轉過的角度 例1 一飛輪半徑為 0.2m、 轉速為150rmin-1， 因受制動而均勻減速，經(jīng) 30 s 停止轉動 . 試求:（1）角加速度和在此時間內(nèi)飛輪所轉的圈數(shù)；解（1） t = 30 s 時，設.飛輪做勻減速運動時， t = 0 s 轉過的圈數(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. 只有垂直轉軸的外力分量才產(chǎn)生沿轉軸方向的力矩Mz ，而平行于轉軸的外力分量產(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?。赫f明3-2 力矩 轉動慣量