《《大學(xué)物理第三章－》PPT課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《《大學(xué)物理第三章－》PPT課件.ppt（30頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、一、力矩的功和功率,,力矩的功：,合力矩的功：,力矩功率：,3-3 定軸轉(zhuǎn)動中的功能關(guān)系,二、轉(zhuǎn)動動能,動能：,剛體的總動能：,,（剛體繞通過質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量）,（質(zhì)心的動能）,結(jié)論：,剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動動能等于剛體繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動動能與質(zhì)心攜帶總質(zhì)量m以質(zhì)心速度vc繞該定軸作圓周運(yùn)動的平動動能之和。,由平行軸定理,三、剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理,定軸轉(zhuǎn)動的動能定理：,合外力矩對剛體作的功等于剛體轉(zhuǎn)動動能的增量。,A內(nèi)=0,四、剛體的重力勢能,五、剛體的機(jī)械能守恒定律,剛體作為特殊的質(zhì)點組，但如果只有保守力對剛體做功時，剛體系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,例1、一質(zhì)量為M，半徑R的圓盤，盤上繞有細(xì)繩，一端掛有質(zhì)量為m
2、的物體。問物體由靜止下落高度h時，其速度為多大？,解：,法二：,（選滑輪、物體、繩、地球作為系統(tǒng)） 由機(jī)械能守恒,解得：,例2、一質(zhì)量為m，長為l的均質(zhì)細(xì)桿，轉(zhuǎn)軸在o點，距A端l/3。今使棒從靜止開始由水平位置繞o點轉(zhuǎn)動，求：垂直位置時的角速度,（選細(xì)桿、地球作為系統(tǒng)）由機(jī)械能守恒：,解：,討論：細(xì)桿運(yùn)動到豎直方向時 軸對桿的支持力,如圖：鼓輪(圓盤)以 旋轉(zhuǎn)，用制動器使它經(jīng)過 t 秒停止轉(zhuǎn)動，在B端施加多大的力？已知鼓輪半徑為r，質(zhì)量為m，摩擦系數(shù)為u，AB=a，AD=b,解：分析受力（力矩）,對于鼓輪:,對于制動器:,產(chǎn)生效果?,由上式得:,F與諸多因素有關(guān)!,一、剛體對定軸的角動量,3
3、4 剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量定理及角動量守恒定律,剛體上各質(zhì)元某均以相同的角速度繞定軸圓周運(yùn)動。,矢量式：,剛體對某定軸的角動量等于剛體對此軸的轉(zhuǎn)動慣量與角速度的乘積。,二、定軸轉(zhuǎn)動剛體的角動量定理,由轉(zhuǎn)動定律：,稱為dt時間內(nèi)剛體所受合外力矩的沖量矩。,剛體的角動量定理：,剛體在t1t2時間內(nèi)所受合外力矩的沖量矩等于該段時間內(nèi)剛體角動量的增量。,角動量定理微分式：,對比：,注：1、M、L相對于同一轉(zhuǎn)軸 2、沖量矩的方向與角動量增量的方向相同,三、剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量守恒定律,角動量守恒定律：,1、物義：剛體所受合外力矩為零，則剛體的 角動量保持不變。,說明：,2、角動量守恒條件：M合外z=
4、0,3、 =恒量分為兩種情況,a、J=恒量，=恒量，剛體勻速轉(zhuǎn)動,物體系的角動量守恒：,對有幾個物體或質(zhì)點構(gòu)成的系統(tǒng)，若整個系統(tǒng)所受對同一轉(zhuǎn)軸的合外力矩為零，則整個物體系對該轉(zhuǎn)軸的總角動量守恒。,b、J、 同時變化，但J乘積不變！,例1、質(zhì)量為M，長為2l的均質(zhì)細(xì)棒，在豎直平面內(nèi)可饒中心軸轉(zhuǎn)動。開始棒處于水平位置，一質(zhì)量為m的小球以速度u垂直落到棒的一端上。設(shè)為彈性碰撞。求碰后小球的回跳速度v以及棒的角速度。,解：,法一：由系統(tǒng)角動量守恒,機(jī)械能守恒,法二：設(shè)碰撞時間為t,消去t,,,機(jī)械能守恒,例2、一長為l，質(zhì)量為M的桿可繞支點o自由轉(zhuǎn)動。一質(zhì)量為m，速度為v的子彈射入距支點為a的棒內(nèi)。
5、若棒最大偏轉(zhuǎn)角為30。問子彈的初速度為多少。,解：,系統(tǒng)角動量守恒：,機(jī)械能守恒：,,o,,,,剛體,質(zhì)點,,,定軸轉(zhuǎn)動的動能定理,質(zhì)點的動能定理,,,剛體系的情況,質(zhì)點系的情況,,,機(jī)械能守恒定律,討論: 以下列問題,（1）小球動量是否守恒，為什么？,（2）小球?qū)點角動量是否守恒？,（3）系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？,已知：圓錐擺（如圖所示） 細(xì)桿作勻速圓周運(yùn)動,答：小球動量不守恒，因為小球在作 勻速圓周運(yùn)動時受到重力和拉力 合力不為零所以小球動量不守恒,答：守恒,答：守恒,0,0,細(xì)桿在繞光滑水平軸自由擺動（如圖所示）,（1）細(xì)桿動量是否守恒，為什么？,（2）細(xì)桿對oo角動量是否守恒
6、？,（3）系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？,答：守恒,答：不守恒，由于桿在運(yùn)動過程中受到 重力作用系統(tǒng)合外力不為零,答：不守恒，由于桿在運(yùn)動過程中受到 重力矩作用系統(tǒng)合外力矩不為零,o,（1）兩小球組成系統(tǒng)動量是否守恒，為什么？,（2）兩小球組成系統(tǒng)角動量是否守恒？,（3）系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？,答：守恒,答：不守恒，由于小球在運(yùn)動過程中受到 重力作用系統(tǒng)合外力不為零,答：守恒，由于兩小球運(yùn)動過程中受到 合外力矩為零,光滑水平桌面上有一光滑圓孔，以輕繩穿過小孔且繩子兩端個拴小球。,圓臺可繞軸無摩擦的轉(zhuǎn)動，一 玩具汽車在圓臺上作圓周運(yùn)動,（1）汽車與臺面組成系統(tǒng)動量是否守恒，為什么？,（2）汽車
7、與臺面組成系統(tǒng)角動量是否守恒？,（3）系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒？,答：不守恒,答：不守恒，由于汽車在運(yùn)動過程中受到 合外力不為零,答：守恒，由于汽車與臺面運(yùn)動過程中受到 合外力矩為零,例：質(zhì)量為M，半徑為R的轉(zhuǎn)臺，可繞中心軸轉(zhuǎn)動。設(shè)質(zhì)量為m的人站在臺的邊緣上。初始時人、臺都靜止。如果人相對于臺沿邊緣奔跑一周，問：相對于地面而言，人和臺各轉(zhuǎn)過了多少角度？,解：,角動量守恒：,,,盤對地人對地,解：,（人、繩、滑輪、物體）所受合外力矩為： mgR-mgR=0,解得：,,系統(tǒng)角動量守恒,例、一輕繩繞過一質(zhì)量為m/4，半徑為R的滑輪（質(zhì)量均勻分布在輪緣上），人和物體質(zhì)量均為m。設(shè)人從靜止開始向上爬，相對于繩以勻速u，問物體上升的速度為多少？（滑輪和繩之間無相對滑動）,,,,,,例、均質(zhì)細(xì)桿長2l，在光滑水平面上以垂直于桿的速度v在瞬時與支點A（AC=l/2）碰撞。求：（1）碰撞后桿的角速度。（2）碰撞后機(jī)械能損失多少？,解：,角動量守恒：,
《大學(xué)物理第三章－》PPT課件.ppt
