大物解題思路及剛體習(xí)題課ppt課件

1、解題思路解題思路（1解題的一般原則都是先仔細審題，弄解題的一般原則都是先仔細審題，弄清題意，構(gòu)思出題述的物理圖象或物理過程。清題意，構(gòu)思出題述的物理圖象或物理過程。明確已知什么，求解什么。明確已知什么，求解什么。（3從物理圖象中找出以及這些物理量之間從物理圖象中找出以及這些物理量之間直接的或間接的關(guān)系，并按一定的邏輯思路一直接的或間接的關(guān)系，并按一定的邏輯思路一步步表達出來，最后求解并得出結(jié)果。步步表達出來，最后求解并得出結(jié)果。 （2對構(gòu)思出的物理圖象要畫出示意圖。幫對構(gòu)思出的物理圖象要畫出示意圖。幫助理解題意，幫助尋找物理量之間的關(guān)系。助理解題意，幫助尋找物理量之間的關(guān)系。（1解題時，先規(guī)范

2、地畫出示意圖，畫出解題時，先規(guī)范地畫出示意圖，畫出選擇的坐標系，圖中代表物理量的字符必須規(guī)選擇的坐標系，圖中代表物理量的字符必須規(guī)范和統(tǒng)一。范和統(tǒng)一。（2涉及的各種計算，應(yīng)先進行符號運算，涉及的各種計算，應(yīng)先進行符號運算，后進行數(shù)字運算。后進行數(shù)字運算。（3對計算的結(jié)果進行確認討論），舍對計算的結(jié)果進行確認討論），舍去不符合實際的結(jié)果。去不符合實際的結(jié)果。（4解題要學(xué)會使用恰當(dāng)?shù)奈淖直磉_來正解題要學(xué)會使用恰當(dāng)?shù)奈淖直磉_來正確表達思路、寫出各步驟的依據(jù)。確表達思路、寫出各步驟的依據(jù)。（5只有公式和數(shù)字的解題是不完整的。只有公式和數(shù)字的解題是不完整的。解題規(guī)范解題規(guī)范剛體力學(xué)習(xí)題課剛體力學(xué)習(xí)題課一

3、、描述剛體定軸轉(zhuǎn)動的基本物理量一、描述剛體定軸轉(zhuǎn)動的基本物理量物理量（轉(zhuǎn)動參物理量（轉(zhuǎn)動參量）量）定義式定義式特點特點角位置、角位移角位置、角位移角速度角速度角加速度角加速度ddtd22dtddtdvriiarii2inira物理量（狀態(tài)物理量（狀態(tài)參量）參量）計算式計算式特例（對質(zhì)特例（對質(zhì)點來說）點來說）轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量I角動量角動量轉(zhuǎn)動動能轉(zhuǎn)動動能 Ek注意：定軸轉(zhuǎn)動動能注意：定軸轉(zhuǎn)動動能 ，勢能，勢能EP=mghcLdVrdmrImm22niiirmI12LI LIrmv212kEI212kEmv212kEI一、剛體定軸轉(zhuǎn)動與質(zhì)點直線運動的比較一、剛體定軸轉(zhuǎn)動與質(zhì)點直線運動的比較質(zhì)點系

4、的運動質(zhì)點系的運動剛體定軸轉(zhuǎn)動剛體定軸轉(zhuǎn)動條件條件勻速直線運動勻速直線運動勻速轉(zhuǎn)動勻速轉(zhuǎn)動慣性系慣性系勻加速直線運動勻加速直線運動勻加速度轉(zhuǎn)動勻加速度轉(zhuǎn)動慣性系慣性系變加速度直線運動變加速度直線運動變加速度轉(zhuǎn)動變加速度轉(zhuǎn)動慣性系慣性系0a 0aconstconstaconstconst二、描述剛體定軸轉(zhuǎn)動的物理量與質(zhì)點的對應(yīng)二、描述剛體定軸轉(zhuǎn)動的物理量與質(zhì)點的對應(yīng)質(zhì)點的運動質(zhì)點的運動剛體定軸轉(zhuǎn)動剛體定軸轉(zhuǎn)動線量（角量）線量（角量）動量、力（角動動量、力（角動量、力矩）量、力矩）功、動能功、動能(功、轉(zhuǎn)功、轉(zhuǎn)動動能動動能)勢能勢能, ,rr v a , , Fpmv=MrFL I 2k12WFd

5、 rEmv2kd12WMEIpcEmghpEmgh三、相關(guān)的定律、定理與質(zhì)點三、相關(guān)的定律、定理與質(zhì)點(系系)的比較的比較質(zhì)點系的運動質(zhì)點系的運動剛體定軸轉(zhuǎn)動剛體定軸轉(zhuǎn)動適用條件適用條件瞬時運動瞬時運動定律定律慣性系、系統(tǒng)某慣性系、系統(tǒng)某時刻時刻動量（動動量（動量矩）定量矩）定理理慣性系、系統(tǒng)某慣性系、系統(tǒng)某過程過程t1t2動能定理動能定理慣性系、系統(tǒng)某慣性系、系統(tǒng)某過程過程r1r2、12功能原理功能原理慣性系、慣性系、系系統(tǒng)某過程統(tǒng)某過程r1r2、12cFmaMIexF dtdP ()MdtdLd I212exdWdm （）v212exdWdI （）0exWEEci0exWWEE四、守恒定理

6、與質(zhì)點系的比較四、守恒定理與質(zhì)點系的比較質(zhì)點的運動質(zhì)點的運動剛體定軸轉(zhuǎn)動剛體定軸轉(zhuǎn)動 適用條件適用條件機械能守機械能守恒恒慣性系、系統(tǒng)某慣性系、系統(tǒng)某過程過程動量守恒動量守恒慣性系、系統(tǒng)某慣性系、系統(tǒng)某過程過程t1t2動能守恒動能守恒慣性系、系統(tǒng)某慣性系、系統(tǒng)某過程過程r1r2、12（動量矩）（動量矩）角動量守角動量守恒恒慣性系、慣性系、系系統(tǒng)某過程統(tǒng)某過程r1r2、12=0exF0exW ci0exWW0exW =0exF0exW =0exM=0exM四、典型的問題四、典型的問題1、物理量的矢量性、物理量的矢量性= L I2121ttMdtLL=M I對于定軸轉(zhuǎn)動，這些物理量的方向都沿著轉(zhuǎn)對

7、于定軸轉(zhuǎn)動，這些物理量的方向都沿著轉(zhuǎn)軸的！軸的！dLMdt2、在同一個問題中，物理量、在同一個問題中，物理量M、L、I、Mdt、等都是相對于同一個轉(zhuǎn)軸而言的。等都是相對于同一個轉(zhuǎn)軸而言的。3、繞、繞O軸定軸轉(zhuǎn)動的剛體的動能軸定軸轉(zhuǎn)動的剛體的動能222oCc111222kEIImv22o1122kEImv例例 質(zhì)量分別為質(zhì)量分別為m和和2m，半徑分別為，半徑分別為r和和2r的兩個的兩個勻質(zhì)圓盤，同軸地粘在一起，可繞通過盤心且垂勻質(zhì)圓盤，同軸地粘在一起，可繞通過盤心且垂直于盤面的水平光滑轉(zhuǎn)動，在大小盤邊緣都繞有直于盤面的水平光滑轉(zhuǎn)動，在大小盤邊緣都繞有繩子，繩下端都掛一質(zhì)量為繩子，繩下端都掛一質(zhì)量

8、為m的重物，如圖，求的重物，如圖，求(1)圓盤的轉(zhuǎn)動慣量；圓盤的轉(zhuǎn)動慣量；(2)盤的角加速度。盤的角加速度。229mrI rg1922mmO解此題可分解為三個簡單過程：(1)棒由水平位置下擺至豎直位置但尚未與物塊相碰.此過程機械能守恒.以棒、地球為一系統(tǒng)，以棒的重心在豎直位置時為重力勢能零點，則有例質(zhì)量為例質(zhì)量為m m，長為，長為l l的均勻細棒，可繞過其一端的的均勻細棒，可繞過其一端的水平軸水平軸O O轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動. .現(xiàn)將棒拉到水平位置現(xiàn)將棒拉到水平位置(OA)(OA)后放手，后放手，棒下擺到豎直位置棒下擺到豎直位置(OA)(OA)時，與靜止放置在水平面時，與靜止放置在水平面A A處的質(zhì)量為處

9、的質(zhì)量為M M的物塊作完全彈性碰撞，物體在水平的物塊作完全彈性碰撞，物體在水平面上向右滑行了一段距離面上向右滑行了一段距離s s后停止后停止. .設(shè)物體與水平面設(shè)物體與水平面間的摩擦系數(shù)間的摩擦系數(shù)處處相同，求證處處相同，求證226m(m3M) sl22211226lmgIml(2)棒與物塊作完全彈性碰撞，此過程角動量守恒(并非動量守恒)和機械能守恒，設(shè)碰撞后棒的角速度為，物塊速度為v，則有(3)碰撞后物塊在水平面滑行，其滿足動能定理221133mlmllMv2222 21111123232mlmlMv 2102mgsMv聯(lián)立以上四式，即可證得：226m(m3M) sl 例例 如下圖，一質(zhì)量為

10、如下圖，一質(zhì)量為M的均質(zhì)方形薄板，其邊的均質(zhì)方形薄板，其邊長為長為L,鉛直放置著，它可以自由地繞其一固定邊轉(zhuǎn)鉛直放置著，它可以自由地繞其一固定邊轉(zhuǎn)動，若有一質(zhì)量為動，若有一質(zhì)量為m，速度為，速度為v的小球垂直于板面碰的小球垂直于板面碰在板的邊緣上。設(shè)碰撞是彈性的，試分析碰撞后，在板的邊緣上。設(shè)碰撞是彈性的，試分析碰撞后，板和小球的運動情況。板和小球的運動情況。 vmJLmvmvL12212212121Jmvmv231MLJ vMmMmv331LvMmm36 碰撞后板作勻角速定軸轉(zhuǎn)動，對于小球，碰撞后板作勻角速定軸轉(zhuǎn)動，對于小球，假設(shè)假設(shè) 小球按原方向運動；假設(shè)小球按原方向運動；假設(shè)小球碰后返回

11、，即沿原來的反方向運動。小球碰后返回，即沿原來的反方向運動。3/Mm 3/Mm 練習(xí)練習(xí) 一根放在水平光滑桌面上的勻質(zhì)棒，可繞一根放在水平光滑桌面上的勻質(zhì)棒，可繞通過其一端的豎直固定光滑軸通過其一端的豎直固定光滑軸O O轉(zhuǎn)動棒的質(zhì)量為轉(zhuǎn)動棒的質(zhì)量為m =1.5 kg,m =1.5 kg,長度為長度為l =1.0m,l =1.0m,對軸的轉(zhuǎn)動慣量為對軸的轉(zhuǎn)動慣量為I = ,I = ,初始時棒靜止今有一水平運動的子初始時棒靜止今有一水平運動的子彈垂直地射入棒的另一端彈垂直地射入棒的另一端, ,并留在棒中，如下圖并留在棒中，如下圖. .子彈的質(zhì)量為子彈的質(zhì)量為m m=0.020kg,=0.020kg

12、,速率為速率為v=400ms-v=400ms-1 1試問：試問： (1) (1) 棒開始和子彈一起轉(zhuǎn)動時角速度棒開始和子彈一起轉(zhuǎn)動時角速度w w有多大？有多大？(2) (2) 若棒轉(zhuǎn)動時受到大小為若棒轉(zhuǎn)動時受到大小為Mr=4.0NmMr=4.0Nm的恒定阻的恒定阻力矩作用，棒能轉(zhuǎn)過多大的角度力矩作用，棒能轉(zhuǎn)過多大的角度？ 231ml m, l O v m 解：解：(1)(1)子彈垂直地射入棒的另一端，角動量守恒子彈垂直地射入棒的另一端，角動量守恒221(3mlmlm l）v m, l O v m -115.4rad s(2)(2)由轉(zhuǎn)動定理由轉(zhuǎn)動定理22r21=(.(1)302.(2)Mmlm l）221()3