高二物理競(jìng)賽剛體及其運(yùn)動(dòng) 課件

第3章剛體的運(yùn)動(dòng)

剛體及其運(yùn)動(dòng)一、剛體模型剛體：在外力作用下，大小和形狀都不變的物體二、剛體的運(yùn)動(dòng)1.平動(dòng)：剛體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部任一直線的方向始終不變特點(diǎn)：各點(diǎn)位移、速度、加速度均相同——可視為質(zhì)點(diǎn)

剛體平動(dòng)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)剛體質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)代表了剛體平動(dòng)中每一質(zhì)元的運(yùn)動(dòng)2.轉(zhuǎn)動(dòng)：剛體上各質(zhì)點(diǎn)都繞同一直線(轉(zhuǎn)動(dòng)軸)作圓周運(yùn)動(dòng)

定軸轉(zhuǎn)動(dòng)：轉(zhuǎn)軸固定不動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)

旋進(jìn)(進(jìn)動(dòng))：轉(zhuǎn)軸上一點(diǎn)靜止，轉(zhuǎn)軸方向變化平面平行運(yùn)動(dòng)：剛體內(nèi)所有運(yùn)動(dòng)點(diǎn)都平行于某一平面(參考平面)剛體的一般運(yùn)動(dòng)=平動(dòng)+轉(zhuǎn)動(dòng)

剛體的一般運(yùn)動(dòng)質(zhì)心的平動(dòng)繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)+

定義：——對(duì)z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能連續(xù)分布有線分布，為線密度面分布，為面密度體分布，為體密度

討論：Jz的大小決定于(1)剛體的質(zhì)量：同形狀的剛體，ρ越大，Jz就越大(2)質(zhì)量的分布：質(zhì)量相同，dm分布在r越大的地方，則Jz

越大(3)剛體的轉(zhuǎn)軸位置：同一剛體依不同的轉(zhuǎn)軸而有不同的Jz

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的物理意義：Jz表示剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性的大小常見剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量薄圓盤球體細(xì)棒細(xì)棒

圓錐體

圓環(huán)

橢圓形薄板

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算：（1）簡(jiǎn)單—查表（2）規(guī)則形狀組合—疊加（3）形狀復(fù)雜—實(shí)驗(yàn)

以質(zhì)心C為坐標(biāo)原點(diǎn)Cz：質(zhì)心軸MN//Cz對(duì)MN軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為——平行軸定理

質(zhì)量為

的剛體，如果對(duì)其質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，則對(duì)任一與該軸平行，相距為

的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

——垂直軸定理設(shè)剛性薄板平面為xOy面[例1]求半徑為R質(zhì)量為m的均勻圓環(huán)