資源描述：
《物理剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、剛體：在外力作用下，形狀和大小都不發(fā)生變化的物體．(任意兩質(zhì)點(diǎn)間距離保持不變的特殊質(zhì)點(diǎn)組．)剛體的運(yùn)動(dòng)形式：平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)．⑴剛體是理想模型⑵剛體模型是為簡(jiǎn)化問題引進(jìn)的．考慮物體大小、形狀，忽略形變說明：1平動(dòng)：剛體內(nèi)任意一條給定的直線，在運(yùn)動(dòng)中始終保持它的方向不變2、各點(diǎn)位移都相同，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一樣，如：等都相同．特點(diǎn)：1、所有點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡都完全相同2剛體平動(dòng)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)質(zhì)心運(yùn)動(dòng)定理：3、剛體中任意一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)都可代替整個(gè)剛體的運(yùn)動(dòng)，通常以質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)來(lái)代表整個(gè)剛體的平動(dòng)。不管物體的質(zhì)量如何分布、外力作用在什么地方，質(zhì)心的運(yùn)動(dòng)就象物體的
2、全部質(zhì)量都集中于此，而且所有的外力都作用于其上的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)一樣。3轉(zhuǎn)動(dòng)：如果剛體在運(yùn)動(dòng)時(shí)，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)中都繞同一直線作圓周運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)便叫做轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)軸：質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)所圍繞的直線。定軸轉(zhuǎn)動(dòng)：轉(zhuǎn)軸固定不動(dòng)非定軸轉(zhuǎn)動(dòng)：轉(zhuǎn)軸可以運(yùn)動(dòng)4剛體的一般運(yùn)動(dòng)可看作：隨質(zhì)心的平動(dòng)繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)+的合成啞鈴炮彈5剛體的平面運(yùn)動(dòng)6(1)每一質(zhì)點(diǎn)均在垂直于轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，圓面為轉(zhuǎn)動(dòng)平面；圓心為轉(zhuǎn)動(dòng)中心(2)各點(diǎn)的軌跡是半徑大小不一的圓，同一時(shí)間內(nèi)，各點(diǎn)的路程不同。定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)(3)各點(diǎn)的半徑掃過的角度相同，即角位移相同，從而相同一剛體定
3、軸轉(zhuǎn)動(dòng)描述7沿逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)角位移角坐標(biāo)沿順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)<0q0>q角速度矢量P’(t+dt).OxP(t)r.描述剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的物理量標(biāo)量描述角加速度8角位移角速度矢量大小：dt時(shí)間轉(zhuǎn)過的角度方向:右手螺旋方向P’(t+dt).OxP(t)r.定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的矢量描述大?。悍较?右手螺旋方向9在定軸轉(zhuǎn)動(dòng)中，角位移、角速度和角加速度的方向沿轉(zhuǎn)軸方向?？梢杂谜⒇?fù)來(lái)表示.角加速度10二勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)公式剛體繞定軸作勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)勻變速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度=常量時(shí)，剛體做勻變速轉(zhuǎn)動(dòng)．11三角量與線量的關(guān)系對(duì)軸對(duì)點(diǎn)1213例
4、1一剛體繞軸（z軸）每分鐘60轉(zhuǎn)，沿z軸正方向，剛體上一點(diǎn)P的位矢為則P點(diǎn)的速度為()解14例2在高速旋轉(zhuǎn)的微型電動(dòng)機(jī)里，有一圓柱形轉(zhuǎn)子可繞垂直其橫截面并通過中心的轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)．開始起動(dòng)時(shí)，角速度為零．起動(dòng)后其轉(zhuǎn)速隨時(shí)間變化關(guān)系為：式中．求：(1)t=6s時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速．(2)起動(dòng)后，電動(dòng)機(jī)在t=6s時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)．(3)角加速度隨時(shí)間變化的規(guī)律．15(2)電動(dòng)機(jī)在6s內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)為解(1)將t=6s代入(3)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度為16例3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(dòng)．開始時(shí)，它的角速度 ，經(jīng)300s
5、后，其轉(zhuǎn)速達(dá)到18000r·min-1．轉(zhuǎn)子的角加速度與時(shí)間成正比．問在這段時(shí)間內(nèi)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過多少轉(zhuǎn)？解令，即，積分得17當(dāng)t=300s時(shí)18由得在300s內(nèi)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)數(shù)19P*O’:力臂對(duì)轉(zhuǎn)軸z的力矩一 力矩描述力對(duì)剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)作用．在垂直于轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)。注意：轉(zhuǎn)動(dòng)中心力的作用點(diǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)中心的位矢方向：右手螺旋，沿轉(zhuǎn)軸．20O討論（1）若力不在轉(zhuǎn)動(dòng)平面內(nèi)，把力分解為平行和垂直于轉(zhuǎn)軸方向的兩個(gè)分量其中對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩為零，故對(duì)轉(zhuǎn)軸的力矩21（2）力矩方向與轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的關(guān)系：右手螺旋力矩方向：沿轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)：順時(shí)針或逆時(shí)針可以用標(biāo)
6、量表示oPoP22（3）合力矩等于各分力矩的矢量和如規(guī)定轉(zhuǎn)軸的oz方向?yàn)檎较颍戳囟x，與轉(zhuǎn)軸同向?yàn)檎?，反向?yàn)樨?fù)。例:右圖中23O（4）剛體內(nèi)作用力和反作用力的力矩互相抵消．24O二轉(zhuǎn)動(dòng)定律（1）單個(gè)質(zhì)點(diǎn)與轉(zhuǎn)軸剛性連接25（2）剛體質(zhì)量元受外力，內(nèi)力外力矩內(nèi)力矩O26剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度與它所受的合外力矩成正比，與剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量成反比.轉(zhuǎn)動(dòng)定律定義轉(zhuǎn)動(dòng)慣量O27討論（1）（2）（3）=常量轉(zhuǎn)動(dòng)定律28三 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J的意義：轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的量度.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的單位：kg·m2定義:剛體對(duì)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等于組成剛體各質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量與各
7、自到轉(zhuǎn)軸的距離平方的乘積之和。29質(zhì)量離散分布J的計(jì)算方法質(zhì)量連續(xù)分布：質(zhì)量元：體積元：面積元：線元30影響剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的因素：（3）與轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)．（1）與剛體的質(zhì)量有關(guān)．（2）與質(zhì)量的幾何分布有關(guān)說明J小J大質(zhì)量分布離軸越遠(yuǎn)J越大.同一剛體，轉(zhuǎn)軸位置不同，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不一樣。當(dāng)總質(zhì)量一定時(shí)，31回轉(zhuǎn)半徑：式中m為剛體質(zhì)量，rG稱為回轉(zhuǎn)半徑就轉(zhuǎn)動(dòng)規(guī)律而言，假設(shè)將剛體的所有質(zhì)量集中在一個(gè)半徑為rG細(xì)圓環(huán)上。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量疊加性32例1、求質(zhì)量為m、半徑為R的均勻圓環(huán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。軸與圓環(huán)平面垂直并通過圓心。RO解：討論:J具可加
8、性，所以若為薄圓筒（不計(jì)厚度）結(jié)果相同。dm33例2求質(zhì)量為m、長(zhǎng)為l的均勻細(xì)棒對(duì)下面三種轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：(1)軸通過棒的中心并和棒垂直；(2)軸通過棒的一端并和棒垂直；34l/2l/2OxdxA解如圖所示，以中點(diǎn)O為左邊原點(diǎn)，向右為正。在棒上離軸x處，取一長(zhǎng)度元dx，如棒的質(zhì)量線密度為?，這長(zhǎng)度元的質(zhì)
