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基本要求:掌握描述剛體定軸轉(zhuǎn)動的物理量及角量與線量的關(guān)系。理解力矩和轉(zhuǎn)動慣量概念,熟練掌握剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動定律。掌握角動量概念,熟練掌握質(zhì)點在平面內(nèi)動動及剛體繞定軸轉(zhuǎn)動時的角動量定恒定律。理解力矩的功和轉(zhuǎn)動動能概念,能在有剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的問題中正確應(yīng)用動能定理和機(jī)械能守恒定律。第四章剛體的轉(zhuǎn)動2
作用于質(zhì)點的合外力對參考點O
的力矩,等于質(zhì)點對該點O
的角動量隨時間的變化率。質(zhì)點的角動量定理3沖量矩上式表明在力矩的持續(xù)作用下質(zhì)點角動量的變化。反映的是力矩在
t時間內(nèi)的累積效應(yīng)。
質(zhì)點的角動量定理對同一參考點O,質(zhì)點所受的沖量矩等于質(zhì)點角動量的增量。質(zhì)點的角動量定理4,由此常矢量即:如果對于某一固定點,質(zhì)點所受合外力矩為零,則此質(zhì)點對該固定點的角動量矢量保持不變.關(guān)于合外力矩為零,有二種情況:當(dāng)時,有心力作用下質(zhì)點對力心的角動量守恒。角動量守恒定理當(dāng)或5O剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量將剛體視為質(zhì)點系處理,對每一個質(zhì)點有對整個剛體求和剛體的轉(zhuǎn)動慣量剛體的角動量6對定軸轉(zhuǎn)動的剛體質(zhì)點mi受合力矩Mi(包括Miex、Miin
)剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量定理對剛體求和7剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量定理定軸轉(zhuǎn)動剛體的合外力矩
定軸轉(zhuǎn)動定律在轉(zhuǎn)動問題中的地位相當(dāng)于平動時的牛頓第二定律8非剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量定理
對定軸轉(zhuǎn)的剛體,受合外力矩M,從到內(nèi),角速度從
變?yōu)?/p>
,積分可得:剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量定理9,則若=常量剛體定軸轉(zhuǎn)動的角動量守恒定律OmvF·L(有心力)r(1)mvrsin=const.,(2)軌道在同一平面內(nèi)。10
角動量守恒定律是自然界的一個基本定律.
內(nèi)力矩不改變系統(tǒng)的角動量.
守恒條件若不變,不變;若變,也變,但不變.
在沖擊等問題中常量討論11動量定理角動量定理形式上完全相同記憶上就可簡化從動量定理變換到角動量定理只需將相應(yīng)的量變換一下名稱上改變一下動量定理和角動量定理的比較12動量定理角動量定理動量定理和角動量定理的比較力力矩或角力動量角動量力的沖量力矩的沖量或沖量矩13比較力做功的功率力矩的功率力矩的功率14轉(zhuǎn)動動能15——剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的動能定理比較剛體定軸轉(zhuǎn)動的動能定理力矩的功轉(zhuǎn)動定律16各質(zhì)元重力勢能的總和,就是剛體的重力勢能。剛體的重力勢能等于其質(zhì)量集中在質(zhì)心時所具有的重力勢能。×ChchimiΔEp=0有限體積剛體的重力勢能17質(zhì)點系功能原理對剛體仍成立:若體系是一個包含剛體、質(zhì)點、彈簧等復(fù)雜系統(tǒng)時應(yīng)包括系統(tǒng)中所有物體的勢能定軸轉(zhuǎn)動剛體的功能定理平動動能轉(zhuǎn)動動能都計算18對于包括剛體在內(nèi)的體系,若只有保守內(nèi)力作功則剛體機(jī)械能守恒定軸轉(zhuǎn)動剛體的機(jī)械能守恒定律第五章靜電場理解庫侖定律。掌握電場強(qiáng)度和電勢的概念。理解靜電場的高斯定理和環(huán)路定理。熟練掌握用點電荷的電場強(qiáng)度疊加原理以及高斯定理求解帶電系統(tǒng)電場強(qiáng)度的方法;并能用電場強(qiáng)度與電勢梯度的關(guān)系求解較簡單帶電系統(tǒng)的電場強(qiáng)度。熟練掌握用點電荷的電勢和疊加原理以及電勢的定義式求解帶電系統(tǒng)電勢的方法。20高斯定理是反映靜電場性質(zhì)的一個基本定理。問題的提出:由原則上,任何電荷分布的電場強(qiáng)度都可以求出,為何還要引入高斯定理?高斯定理①
進(jìn)一步搞清靜電場的性質(zhì);②便于電場的求解;③解決由場強(qiáng)求電荷分布的問題。目的:21高斯定理庫侖定律電場強(qiáng)度疊加原理在點電荷q的電場中,通過求電通量導(dǎo)出。高斯定理的導(dǎo)出高斯定理22高斯定理在真空中的靜電場內(nèi),通過任意封閉曲面的電通量等于該封閉曲面所包圍的電荷的電量的代數(shù)和的倍。高斯用電通量的概念給出電場和場源電荷之間的關(guān)系231.高斯定理可從庫侖定律嚴(yán)格導(dǎo)出,還可用于運(yùn)動電荷的電場。高斯定理中的是閉合曲面面內(nèi)面外所有電荷共
同產(chǎn)生的。3.高斯面:閉合曲面.4.電通量:穿出為正,穿進(jìn)為負(fù).高斯定理24高斯定理5.只有閉合曲面內(nèi)部的電荷才對通過閉合曲面的總電通量有貢獻(xiàn)。6.高斯定理中的等于零時,閉合曲面上的電場不一定為零。
7.靜電場:有源場.25常見的電量分布的對稱性:球?qū)ΨQ柱對稱面對稱均勻帶電的球體無限長無限大點電荷球面帶電線柱面柱體平板平面高斯定律的成立條件是普遍的,但為了便于將高斯定理中面積分下的提到積分號外,帶電體必須具有良好的對稱性。
利用高斯定理求解靜電場分布261.根據(jù)電荷分布的對稱性分析電場分布的對稱性;2.選擇適當(dāng)?shù)拈]合積分曲面作為高斯面;5.在有些問題中,閉合面內(nèi)的凈電荷也要用積分計算。3.分析高斯面的各部分上的大小和方向以及cos的具體情況,將積出來;4.利用高斯定理,建立和生場電荷的聯(lián)系,并說明的方向;利用高斯定理求解場強(qiáng)的步驟靜電力是保守力,靜電場是保守場結(jié)論:靜電場中,場強(qiáng)沿任意閉合路徑的線積分等于零。沿閉合路徑一周,電場力作功為零.
靜電場的環(huán)路定理27靜電力(保守力)做功和電勢能(勢能)增量的關(guān)系為電場力所做的功等于電勢能增量的負(fù)值即把電荷q0從A點移至B點過程中電場力所做的功電勢能電荷q0
在電場中A,B兩點的電勢能之差28電勢能差1.電勢能零點電勢能零點的選擇原則上是任意的選擇B為電勢能零點,即則當(dāng)生場電荷分布在有限區(qū)域時,把電勢能零點選擇在無限遠(yuǎn)處。即:電荷q0在電場中某點的電勢能等于把電荷從該點沿任意路徑移動到電勢能零點靜電場力所做的功。292.電場力所做的功有正(例如在斥力場中)有負(fù)(例如在引力場中),所以電勢能有正有負(fù)。3.電勢能是屬于電荷q0和產(chǎn)生電場的電荷系
所共有的。4.電勢能和試驗電荷有關(guān),不能用來描述電場。電勢能5.單位SI單位:焦[耳](J)其它常用單位:電子伏特(eV)30電勢零點不同電勢不同電勢電場中任一點的電勢等于把單位正電荷自該點沿任意路徑移動到電勢零點靜電場力所做的功,等于場強(qiáng)從該點沿任意路徑到電勢零點的線積分。定義:31(1)利用已知在積分路徑上的函數(shù)表達(dá)式有限大帶電體,選無限遠(yuǎn)處電勢為零.步驟:(1)計算場強(qiáng);(2)選擇合適的路徑L;
(3)分段積分(計算)。電勢的計算方法32(2)利用點電荷電勢的疊加原理步驟:(2)根據(jù)點電荷電勢公式由dq求出;(3)根據(jù)電勢疊加原理由求出。(1)選取電荷微元dq;電勢的計算方法3334求電場強(qiáng)度的三種方法1.利用電場強(qiáng)度疊加原理2.利用高斯定理3.利用電勢與電場強(qiáng)度的關(guān)系理解靜電場中導(dǎo)體處于靜電平衡時的條件,并能從靜電平衡條件來分析導(dǎo)體在靜電場中的電荷分布和電場分布。了解電介質(zhì)的極化及其微觀機(jī)理,理解電位移矢量D的概念,以及在各向同性介質(zhì)中電位移矢量D和電場強(qiáng)度E的關(guān)系。理解電介質(zhì)中的高斯定理,并會用它來計算電介質(zhì)中對稱電場的電場的電場強(qiáng)度。理解電容的定義,能計算常見電容器的電容。了解電場能量密度的概念,能計算電場能量。第六章靜電場中的導(dǎo)體與電介質(zhì)36(1)導(dǎo)體內(nèi)部任何一點處的電場強(qiáng)度為零;(2)導(dǎo)體表面處電場強(qiáng)度的方向,都與導(dǎo)體表面垂直.靜電平衡條件37+++++++++++----------------+++++電容率有介質(zhì)的高斯定理38有介質(zhì)時的高斯定理電位移通量電位移矢量
的高斯定理:通過任意封閉曲面的電位移通量等于該封閉面包圍的自由電荷的代數(shù)和。有介質(zhì)的高斯定理39電容器電容的計算(1)設(shè)兩極板分別帶電Q
(3)求兩極板間的電勢差U步驟(4)由C=Q/U求C(2)求兩極板間的電場強(qiáng)度電容器40平行板電容器中靜電場的能量電場空間所存儲的能量電場能量密度靜電場的能量和能量密度理解恒定電流產(chǎn)生的條件,理解電流密度和電動勢的概念。掌握描述磁場的物理量——磁感強(qiáng)度的概念。理解畢奧-薩伐爾定律,能利用它和疊加原理計算一些簡單問題中的磁感強(qiáng)度。理解恒定磁場的高斯定理和安培環(huán)路定理。理解用安培環(huán)路定理計算磁感強(qiáng)度的條件和方法。理解洛倫茲力和安培力的公式。能分析電荷在均勻電場和磁場中的受力和運(yùn)動。了解磁矩的概念。能計算簡單幾何形狀載流導(dǎo)體和載流平面線圈在磁場中所受的
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