高二物理 剛體力學(xué)小結(jié) 競(jìng)賽課件

剛體力學(xué)小結(jié)

12剛體力學(xué)小結(jié)一、運(yùn)動(dòng)學(xué)描寫剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的物理量1.角量：線量：微積分關(guān)系2.角量與線量的關(guān)系3.方向：右手螺旋法與的關(guān)系：4.勻角加速轉(zhuǎn)動(dòng)公式3質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量守恒定律質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量定理剛體的角動(dòng)量守恒定律質(zhì)點(diǎn)剛體剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角動(dòng)量定理4二、動(dòng)力學(xué)1.基本概念：力矩：

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：

轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能：

轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量：定軸轉(zhuǎn)動(dòng)：（定點(diǎn)、定軸）（定點(diǎn)）2.基本定理：

轉(zhuǎn)動(dòng)定律：（定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中力矩的瞬時(shí)作用規(guī)律）5

轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能定理：

角動(dòng)量定理：力矩的持續(xù)作用規(guī)律

功能原理：

守恒定律：時(shí)，守恒

時(shí)，守恒3.解題思路：

平動(dòng)部分：分析外力

轉(zhuǎn)動(dòng)部分：分析力矩

平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)的聯(lián)系：角量和線量的關(guān)系（隔離分析方法）6

如圖所示例1解析：（平動(dòng)＋轉(zhuǎn)動(dòng)）隔離分析受力（矩）規(guī)定正方向：逆時(shí)針

平動(dòng)：分析受力

轉(zhuǎn)動(dòng)：分析力矩

線量與角量關(guān)系：六個(gè)未知數(shù)，六個(gè)方程，可求解T1，T2，T3，a，

β1，β274.力矩的瞬時(shí)作用規(guī)律

力矩的持續(xù)作用規(guī)律

守恒定律（分析某一時(shí)刻合外力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系）（分析過(guò)程特點(diǎn)，選取始末狀態(tài)）

（判斷守恒條件）例如此銜接，角動(dòng)量守恒嗎？——轉(zhuǎn)動(dòng)定律微積分法——?jiǎng)幽芎徒莿?dòng)量定理——角動(dòng)量守恒定理8

如圖所示，細(xì)桿（l，m）可繞端點(diǎn)O的水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從水平位置自由釋放，在豎直位置與物體M相碰，物體與地面摩擦系數(shù)為μ，相撞后，物體沿水平地面滑行一段s后停止。例求：碰后桿質(zhì)心C離地最大高度，并說(shuō)明桿向左右擺的條件。解（1）自由下落過(guò)程（E守恒）（2）桿物相碰（L守恒）①②9①②（3）碰后物體滑動(dòng)（動(dòng)能定理）③④桿向右擺桿向左擺（4）碰后桿擺動(dòng)（E守恒）10

如圖所示，細(xì)桿（l，m1）可繞端點(diǎn)O轉(zhuǎn)動(dòng)，與水平桌面摩擦系數(shù)為μ。有一運(yùn)動(dòng)的滑塊m2，以速度υ1與靜止桿的另一端點(diǎn)垂直相碰，△t極短，碰后速度υ2與υ1反向。例求：細(xì)桿從碰后到停下來(lái)經(jīng)歷的時(shí)間t。解：m1與m2相碰，動(dòng)量不守恒，但角動(dòng)量守恒——碰后的角速度細(xì)桿在平面內(nèi)移動(dòng)時(shí)受到阻力（摩擦力）矩：11方法一：轉(zhuǎn)動(dòng)定理（勻角加速）方法二：角動(dòng)量定理12

如圖所示，質(zhì)量為m的物體掛在勻質(zhì)圓盤（M，R）邊緣，盤可繞水平光滑軸轉(zhuǎn)動(dòng)，起初在圓盤上加一恒力矩，使物體以υ0勻速上升，如去掉所加恒力矩，經(jīng)歷多少時(shí)間圓盤開(kāi)始作反向轉(zhuǎn)動(dòng)？例解法一：轉(zhuǎn)動(dòng)定理M轉(zhuǎn)動(dòng)：m平動(dòng)：恒定加速度13解法二：功能原理研究對(duì)象：M＋m＋地球∴E守恒取初態(tài)位置為重力勢(shì)能零點(diǎn)解法三：角動(dòng)量定理14例

如圖所示，一質(zhì)量為m的子彈以水平速度射入一靜止懸于頂端的長(zhǎng)棒的a處，使棒偏轉(zhuǎn)了30度角，已知棒長(zhǎng)為l，質(zhì)量為m0,