2021-2022学年高二物理竞赛课件：刚体的运动（14张PPT）

1、刚体的运动3-1 刚体模型及其运动3-2 力矩 转动惯量 定轴转动定律3-3 定轴转动中的功能关系3-4 定轴转动刚体的角动量定理和角动量守恒定律3-5 进动第三章 刚体的运动CAB F由于弹性，力在连续体内传播需要一定时间：t t +t 才感受到力固体中弹性波的速度（k劲度）若 v ，则 k ，此时物体有无限的刚性，它受作用力不会变形，因而可以瞬时传递力。我们把这种不能变形的物体称为刚体。一、刚体3-1 刚体模型及其运动 显然，刚体是个理想化的模型，而且考虑到刚体的特点，规律的表示还可较一刚体是特殊的质点系，其上各质点间的相对位置保持不变。质点系的规律都可用于刚体，般的质点系有所简化。通常v

2、固体 103m/s，所以只要我们讨论的运动过程的速度比此慢得多，就可把固体视为刚体。实际的意义。但是它有做直线运动的质点：1个自由度做平面运动的质点：2个自由度做空间运动的质点：3个自由度质点：(x, y, z) i = 3 二、自由度 所谓自由度就是决定系统在空间的位置所需要的独立坐标的数目。C(x,y,z)物体有几个自由度，它的运动定律就归结为几个独立的方程。三、 刚体运动的几种形式1. 平动（平移） （n=3） 运动过程中刚体内任意一条直线在运动过程中始终保持方向不变。 刚体的任意运动都可视为某一点的平动和绕通过该点的轴线的转动特点：刚体内所有的点具有相同的位移、速度和加速度。 刚体上任

3、一点的运动规律即代表刚体的平动规律。 研究方法：用质心代表整个刚体的运动。可视为质点。2.定轴转动（n=1） 刚体上所有质点都绕同一直线作圆周运动。这种运动称为刚体的转动。这条直线称为转轴。定轴转动：转轴固定不动的转动。O特点：刚体内所有的点具有相同的角位移、角速度和角加速度。刚体上任一点作圆周运动的规律即代表了刚体定轴转动的规律 将刚体的运动看作质心的平动与相对于通过质心并垂直运动平面的轴的转动的叠加。3.平面平行运动（n=3） 刚体运动时, 各点始终和某一平面保持一定的距离, 或者说刚体中各点都平行于某一平面而运动4.刚体定点转动（n=3）刚体运动时，始终绕一固定点转动.OOOO转动与基点

4、的选取无关。两种分解，基点选取不同，例如：平动可以不同， 动力学中，常选质心为基点。转动却相同，或5. 刚体的一般运动（n=6） 刚体的一般运动可视为随刚体上某一基点A的平动和绕该点的定点转动的合成.OOO 线量与角量的关系：角位移角速度角加速度角量：对于匀角加速转动，则有 匀加速直线运动：飞轮 30 s 内转过的角度 例1 一飞轮半径为 0.2m、 转速为150rmin-1， 因受制动而均匀减速，经 30 s 停止转动 . 试求:（1）角加速度和在此时间内飞轮所转的圈数；解（1） t = 30 s 时，设.飞轮做匀减速运动时， t = 0 s 转过的圈数（2）制动开始后 t = 6 s 时飞轮的角速度； （3）t = 6 s 时飞轮边缘上一点的线速度、切向加速度和法向加速度 .解:已知： . 求：解:1. 只有垂直转轴的外力分量才产生沿转轴方向的力矩Mz ，而平行于转轴的外力分量产生的力矩 Mxy 则被轴承上支承力的力矩所抵消。 对O点的力矩：一、力矩大小：说明3-2 力矩 转动惯量