《大學物理：4-1 剛體的定軸轉(zhuǎn)動》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《大學物理：4-1 剛體的定軸轉(zhuǎn)動（15頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動1 剛體：剛體：在外力作用下，形狀和大小都不在外力作用下，形狀和大小都不發(fā)生變化的物體發(fā)生變化的物體( (任意兩質(zhì)點間距離保持任意兩質(zhì)點間距離保持不變的特殊質(zhì)點組不變的特殊質(zhì)點組) )剛體的運動形式：剛體的運動形式：平動、轉(zhuǎn)動平動、轉(zhuǎn)動 剛體是理想模型剛體是理想模型 剛體模型是為簡化問題引進的剛體模型是為簡化問題引進的說明：說明：第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動2 剛體平動剛體平動 質(zhì)點運動質(zhì)點運動 平動：平動：剛體中所剛體中所有點
2、的運動軌跡都保有點的運動軌跡都保持完全相同持完全相同 特點：特點：各點運動各點運動狀態(tài)一樣，如：狀態(tài)一樣，如： 等都相同等都相同a、v第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動3轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動：分分定軸轉(zhuǎn)動定軸轉(zhuǎn)動和和非定軸轉(zhuǎn)動非定軸轉(zhuǎn)動剛體的剛體的平面運動平面運動 第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動4剛體的一般運動可看作：剛體的一般運動可看作：隨質(zhì)心的平動隨質(zhì)心的平動繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動+的合成的合成第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的
3、定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動5沿沿逆時針逆時針方方向轉(zhuǎn)動向轉(zhuǎn)動一一 剛體轉(zhuǎn)動的角速度和角加速度剛體轉(zhuǎn)動的角速度和角加速度)()(ttt角位移角位移)(t 角坐標角坐標沿沿順時針順時針方方向轉(zhuǎn)動向轉(zhuǎn)動tttddlim0角速度矢量角速度矢量 方向方向: 右手右手螺旋方向螺旋方向P(t+dt)z.OxP(t)r.d第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動6角加速度角加速度t dd 剛體剛體定軸定軸轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動( (一維轉(zhuǎn)動一維轉(zhuǎn)動) )的的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動方向方向可以用可以用角速度角速度的正、負的正、負來表示來表示. .00zz第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)
4、動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動7( (1) ) 每一質(zhì)點均作圓周運動，圓面為轉(zhuǎn)動每一質(zhì)點均作圓周運動，圓面為轉(zhuǎn)動 平面；平面； ( (2) ) 任一質(zhì)點運動任一質(zhì)點運動 均相同，但均相同，但 不同；不同；,a, v定軸轉(zhuǎn)動的定軸轉(zhuǎn)動的特點特點 ( (3) ) 運動描述僅需一個角坐標運動描述僅需一個角坐標第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動8二二 勻變速轉(zhuǎn)動公式勻變速轉(zhuǎn)動公式 剛體剛體繞繞定軸作勻變速轉(zhuǎn)動定軸作勻變速轉(zhuǎn)動質(zhì)點質(zhì)點勻變速直線運動勻變速直線運動at0vv22100attxxv)(2020
5、2xxa vvt0)(2020222100tt 當剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的角加速度當剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的角加速度=常量常量時，剛體做時，剛體做勻變速轉(zhuǎn)動勻變速轉(zhuǎn)動第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動9三三 角量與線量的關(guān)系角量與線量的關(guān)系tervte2ntraran2tereratddtt22ddddavrtana第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動10 例例1在高速旋轉(zhuǎn)的微型電動機里，有在高速旋轉(zhuǎn)的微型電動機里，有一圓柱形轉(zhuǎn)子可繞垂直其橫截面并通過中心一圓柱形轉(zhuǎn)子可繞垂直其橫截面并
6、通過中心的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)開始起動時，角速度為零起的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)開始起動時，角速度為零起動后其轉(zhuǎn)速隨時間變化關(guān)系為：動后其轉(zhuǎn)速隨時間變化關(guān)系為： 式中式中 求求：( (1) )t= =6 s時電動機的轉(zhuǎn)速時電動機的轉(zhuǎn)速( (2) )起動后，起動后，電動電動機在機在 t= =6 s時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)( (3) )角加速度角加速度隨時間變化的規(guī)律隨時間變化的規(guī)律)e1 (/tm，s0 . 2sr5401m第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動11( (2) ) 電動機在電動機在6 s內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為解解 ( (1) ) 將
7、t=6 s 代入代入1sr513950m.)e1 (/tm( (3) ) 電動機電動機轉(zhuǎn)動的角加速度為轉(zhuǎn)動的角加速度為22/srade540eddttmtr1021. 23ttNtmd)e1 (21d2160/60第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動12例例2在高速旋轉(zhuǎn)圓柱形轉(zhuǎn)子可繞垂直在高速旋轉(zhuǎn)圓柱形轉(zhuǎn)子可繞垂直其橫截面通過中心的軸轉(zhuǎn)動開始時，它的其橫截面通過中心的軸轉(zhuǎn)動開始時，它的角速度角速度 ，經(jīng)，經(jīng)300 s 后，其轉(zhuǎn)速達到后，其轉(zhuǎn)速達到 18 000 rmin-1 轉(zhuǎn)子的角加速度與時間成正轉(zhuǎn)子的角加速度與時間成正比問在這段
8、時間內(nèi)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過多少轉(zhuǎn)？比問在這段時間內(nèi)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過多少轉(zhuǎn)？00解解 令令 ，即，即 ，積分，積分 ctcttddtttc00dd得得221ct第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動13當當 t =300 s 時時11srad600minr00018322srad7530060022tc2215021tct221ct第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版4-14-1剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動14由由2150ddtt得得tttd150d020在在 300 s 內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)43103)300(45022Nrad4503t第第四四章章 剛體的轉(zhuǎn)動剛體的轉(zhuǎn)動物理學物理學第五版第五版154 4- -1 1 剛體的定軸轉(zhuǎn)動剛體的定軸轉(zhuǎn)動4 4- -2 2 力矩力矩 轉(zhuǎn)動定律轉(zhuǎn)動定律 轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量4 4- -3 3 角動量角動量 角動量守恒定律角動量守恒定律本章目錄本章目錄4 4- -4 4 力矩作功力矩作功 剛體定軸轉(zhuǎn)動的剛體定軸轉(zhuǎn)動的 動能定理動能定理4 4- -0 0 教學基本要求教學基本要求* *4 4- -5 5 剛體的平面平行運動剛體的平面平行運動選擇進入下一節(jié)：選擇進入下一節(jié)：
大學物理：4-1 剛體的定軸轉(zhuǎn)動
