武漢紡織大學(xué)物理學(xué)習(xí)指導(dǎo)答案(上)PPT課件.ppt

.,1,一、選擇題1.B2.CD3.A4.D5.B6.D7.C8.C9.C10.D,二、填空題,3.xt38t628；x0628m；v08m/s,8.v=ul/h,10.t1s；s1.5m；0.5rad,第一章質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)學(xué),.,2,.,3,.,4,.,5,.,6,一、選擇題1D2E3D4D5C6D7C8A9A,二、填空題,1.,3.,8.,第二章牛頓定律,；,.,7,.,8,.,9,.,10,.,11,.,12,.,13,.,14,|,-,.,15,.,16,.,17,.,18,.,19,.,20,.,21,一、選擇題1AE2C3C4B5B6B7A8A9C10.D,二、填空題,2.向右3.4.5.12J6.mgl/50;7.,8.,第三章動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律,F0R,；,.,22,.,23,.,24,.,25,.,26,.,27,3-4已知,3-4,.,28,解：設(shè)A、B兩船原有的速度分別以、表示，傳遞重物后船的速度分別以、表示，被搬運(yùn)重物的質(zhì)量以表示。分別對(duì)上述系統(tǒng)I、II應(yīng)用動(dòng)量守恒定律，則有:,由題意知,代入數(shù)據(jù)后，可解得：,3-7A、B兩船在平靜的湖面上平行逆向航行，當(dāng)兩船擦肩相遇時(shí)，兩船各自向?qū)Ψ狡椒€(wěn)地傳遞50kg的重物，結(jié)果是A船停了下來(lái)，而B(niǎo)船以3.4的速度繼續(xù)向前駛?cè)ァ、B兩船原有質(zhì)量分別為和，求在傳遞重物前兩船的速度。（忽略水對(duì)船的阻力。）,.,29,也可以選擇不同的系統(tǒng)，例如把A、B兩船(包括傳遞的物體在內(nèi))視為系統(tǒng)，同樣能滿足動(dòng)量守恒，也可列出相對(duì)應(yīng)的方程求解。,.,30,3-14,.,31,3-28,.,32,則有：,.,33,3-32,.,34,.,35,一、選擇題1C2.B3.C4.D5.A6.A7.D8.C9.C10.A,二、填空題,1.,3.剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的量度；Ir2dm；剛體的幾何形狀；體密度；轉(zhuǎn)軸位置,8.0.4rads1,第四章剛體的轉(zhuǎn)動(dòng),；,2.78.5rads；3.14m/s2;6.16103m/s2,6.LI；M0,5.3g/2,4.3mL2/4；mgL/2；2g/3L,9.25.8rads,7.L4.0104kgm2/s；Ek8.0106J,10.6rad/s；3,.,36,課后練習(xí)題選擇題解答：,.,37,.,38,.,39,.,40,.,41,分析：由于空氣的阻力矩與角速度成正比，由轉(zhuǎn)動(dòng)定律可知轉(zhuǎn)動(dòng)是變角加速度轉(zhuǎn)動(dòng)，須從角加速度和角速度的定義出發(fā)，通過(guò)積分的方法求解。,4-3如圖示，一通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)部分以初角速度0繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng)，空氣的阻力矩與角速度成正比，比例系數(shù)C為一常量。若轉(zhuǎn)動(dòng)部分對(duì)其軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J，問(wèn)（1）經(jīng)過(guò)多小時(shí)間后其轉(zhuǎn)動(dòng)角速度減少為初角速度的一半？（2）在此時(shí)間內(nèi)共轉(zhuǎn)過(guò)多少轉(zhuǎn)？,解（1）通風(fēng)機(jī)葉片所受的阻力矩為M=C,由轉(zhuǎn)動(dòng)定律得,.,42,對(duì)上式分離變量，根據(jù)初始條件積分有,由于C和J均為常量，得,當(dāng)角速度由00/2時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)所需的時(shí)間為,.,43,在時(shí)間t內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)為,（2）根據(jù)角速度定義和初始條件積分得（其中）,.,44,分析：對(duì)平動(dòng)的物體和轉(zhuǎn)動(dòng)的組合輪分別列出動(dòng)力學(xué)方程，結(jié)合角加速度和線加速度之間的關(guān)系即可解得。,解取分別對(duì)兩物體及組合輪作受力分析如下圖,4-11質(zhì)量為m1和m2的兩物體A、B分別懸掛在如圖所示的組合輪兩端。設(shè)兩輪的半徑分別為R和r，兩輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為J1和J2，輪與軸承間、繩索與輪間的摩擦力均略去不計(jì)，繩的質(zhì)量也略去不計(jì)。試求兩物體的加速度和強(qiáng)繩的張力。,.,45,根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的牛頓定律和剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)定律，有,由角加速度和線加速度之間的關(guān)系，有,.,46,解上述方程組，可得,.,47,4-17在光滑的水平面上有一木桿,其質(zhì)量m1=1.0kg,長(zhǎng)l=40cm,可繞通過(guò)其中點(diǎn)并與之垂直的軸轉(zhuǎn)動(dòng).一質(zhì)量為m2=10g的子彈,以v=2.0102ms-1的速度射入桿端,其方向與桿及軸正交.若子彈陷入桿中,試求所得到的角速度.,分析:,子彈與桿相互作用的瞬間,可將子彈視為繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng),這樣,子彈射入桿前的角速度可表示為,子彈陷入桿后,它們將一起以角速度轉(zhuǎn)動(dòng),若將子彈和桿視為系統(tǒng),因系統(tǒng)不受外力矩作用,故系統(tǒng)的角動(dòng)量守恒.由角動(dòng)量守恒定律可解得桿的角速度.,.,48,解答:,根據(jù)角動(dòng)量守恒定理:,式中為子彈繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,為子彈在陷入桿前的角動(dòng)量,為子彈在此刻繞軸的角速度,為桿繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.可得桿的角速度為:,.,49,4-23一質(zhì)量為1.12kg,長(zhǎng)為1.0m的均勻細(xì)棒,支點(diǎn)在棒的上端點(diǎn),開(kāi)始時(shí)棒自由懸掛,以100N的力打擊它的下端點(diǎn),打擊它的下端點(diǎn),打擊時(shí)間為0.02s.(1)若打擊前棒是靜止的,求打擊時(shí)其角動(dòng)量的變化;(2)棒的最大偏轉(zhuǎn)角.,解答:,(1)由剛體的角動(dòng)量定理得,(1),.,50,(2)取棒和地球?yàn)橐幌到y(tǒng),并選O處為重力勢(shì)能零點(diǎn).在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,即:,(2),由(1)、(2)可得棒的偏轉(zhuǎn)角度為,.,51,4-27如圖4-27所示,一質(zhì)量為m的小球由一繩索系著,以角速度0在無(wú)摩擦的水平面上,作半徑為r0的圓周運(yùn)動(dòng).如果在繩的另一端作用一豎直向下的拉力,使小球作半徑為r0/2的圓周運(yùn)動(dòng).試求(1)小球新的角速度;(2)拉力作的功,分析:,沿軸向的拉力對(duì)小球不產(chǎn)生力矩,因此,小球在水平面上轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中不受外力矩作用,其角速度應(yīng)保持不變.但是,外力改變了小球圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,也改變了小球的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,從而改變了小球的角速度.至于拉力所作的功,可根據(jù)動(dòng)能定理由小球動(dòng)能的變化得到.,.,52,解答:,(1)根據(jù)分析,小球在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中,角動(dòng)量保持守恒,故有:,(2)隨著小球轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的增加,其轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能也增加,這正是拉力作功的結(jié)果,由轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能定理可得拉力的功為:,式中和分別是小球在半徑為r0和r0/2時(shí)對(duì)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,即和則:,.,53,4-28質(zhì)量為0.50kg,長(zhǎng)為0.40m的均勻細(xì)棒,可繞垂直于棒的一端的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng),如將此棒放在水平位置,然后任其落下,求:(1)當(dāng)棒轉(zhuǎn)過(guò)600時(shí)的角加速度和角速度;(2)下落到豎直位置時(shí)的動(dòng)能;(3)下落到豎直位置時(shí)的角速度。,分析:,轉(zhuǎn)動(dòng)定律是一瞬時(shí)關(guān)系式,為求棒在不同位置的角加速度,只需確定棒所在位置的力矩就可求得.由于重力矩是變力矩,角加速度也是變化的,因此,在求角速度時(shí),就必須根據(jù)角加速度用積分的方法來(lái)計(jì)算(也可根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)中的動(dòng)能定理,通過(guò)計(jì)算變力矩的功來(lái)求).至于棒下落到豎直位置時(shí)的動(dòng)能和角速度,可采用系統(tǒng)的機(jī)械能守恒定律來(lái)解.,.,54,解答:,(1)棒繞端點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,由轉(zhuǎn)動(dòng)定律可得棒在位置時(shí)的角速度為:,當(dāng)時(shí),棒轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為:,由于,根據(jù)初始條件對(duì)式(1