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

1、剛體的運(yùn)動(dòng)3-1 剛體模型及其運(yùn)動(dòng)3-2 力矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)定律3-3 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中的功能關(guān)系3-4 定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的角動(dòng)量定理和角動(dòng)量守恒定律3-5 進(jìn)動(dòng)第三章 剛體的運(yùn)動(dòng)CAB F由于彈性，力在連續(xù)體內(nèi)傳播需要一定時(shí)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(shí)物體有無限的剛性，它受作用力不會(huì)變形，因而可以瞬時(shí)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(yùn)動(dòng) 顯然，剛體是個(gè)理想化的模型，而且考慮到剛體的特點(diǎn)，規(guī)律的表示還可較一剛體是特殊的質(zhì)點(diǎn)系，其上各質(zhì)點(diǎn)間的相對位置保持不變。質(zhì)點(diǎn)系的規(guī)律都可用于剛體，般的質(zhì)點(diǎn)系有所簡化。通常v

2、固體 103m/s，所以只要我們討論的運(yùn)動(dòng)過程的速度比此慢得多，就可把固體視為剛體。實(shí)際的意義。但是它有做直線運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)：1個(gè)自由度做平面運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)：2個(gè)自由度做空間運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)：3個(gè)自由度質(zhì)點(diǎn)：(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(dú)立坐標(biāo)的數(shù)目。C(x,y,z)物體有幾個(gè)自由度，它的運(yùn)動(dòng)定律就歸結(jié)為幾個(gè)獨(dú)立的方程。三、 剛體運(yùn)動(dòng)的幾種形式1. 平動(dòng)（平移） （n=3） 運(yùn)動(dòng)過程中剛體內(nèi)任意一條直線在運(yùn)動(dòng)過程中始終保持方向不變。 剛體的任意運(yùn)動(dòng)都可視為某一點(diǎn)的平動(dòng)和繞通過該點(diǎn)的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)特點(diǎn)：剛體內(nèi)所有的點(diǎn)具有相同的位移、速度和加速度。 剛體上任

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

4、的選取無關(guān)。兩種分解，基點(diǎn)選取不同，例如：平動(dòng)可以不同， 動(dòng)力學(xué)中，常選質(zhì)心為基點(diǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)卻相同，或5. 剛體的一般運(yùn)動(dòng)（n=6） 剛體的一般運(yùn)動(dòng)可視為隨剛體上某一基點(diǎn)A的平動(dòng)和繞該點(diǎn)的定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)，則有 勻加速直線運(yùn)動(dòng)：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(dòng)而均勻減速，經(jīng) 30 s 停止轉(zhuǎn)動(dòng) . 試求:（1）角加速度和在此時(shí)間內(nèi)飛輪所轉(zhuǎn)的圈數(shù)；解（1） t = 30 s 時(shí)，設(shè).飛輪做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)， t = 0 s 轉(zhuǎn)過的圈數(shù)（2）制動(dòng)開始后 t = 6 s 時(shí)飛輪的角速度； （3）t = 6 s 時(shí)飛輪邊緣上一點(diǎn)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(diǎn)的力矩：一、力矩大小：說明3-2 力矩 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量