1、,剛體的平動與轉(zhuǎn)動（定軸）,二，轉(zhuǎn)動的牛頓定律：,剛體：,形狀和大小都不變的物體。,平動剛體上各點(diǎn)的狀態(tài)量（線）保持不變,一、對轉(zhuǎn)軸的力矩,對轉(zhuǎn)軸力矩的定義：,在垂直與轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)，外力 與力線到轉(zhuǎn)軸的距離d的乘積定義為對轉(zhuǎn)軸的力矩。,轉(zhuǎn)動平面,二、角速度的矢量性 角加速度,角速度的大?。?由右手螺旋法則確定。右手彎曲的四指沿轉(zhuǎn)動方向，伸直的大拇指即為角速度的方向。,角速度 的方向：,線速度與角速度之間的關(guān)系：,角加速度矢量：,三。轉(zhuǎn)動慣量：,轉(zhuǎn)動慣量的物理意義：剛體轉(zhuǎn)動慣性的量度.,轉(zhuǎn)動慣量僅取決于剛體本身的性質(zhì)，即與剛體的形狀、大小、質(zhì)量分布以及轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)。而與轉(zhuǎn)動狀態(tài)無關(guān).,J點(diǎn)=m

2、 r2,ri,mi,Rotation inertial mass,回轉(zhuǎn)半徑rG(加權(quán)平均半徑),設(shè)物體的總質(zhì)量為點(diǎn) m，剛體對給定軸的轉(zhuǎn)動慣量為J，,剛體質(zhì)量集中于等效點(diǎn)G,R,R,rG :,m=m,J J,環(huán)與盤,J=m iR2=MR2,mi dm r ri,（J點(diǎn)=m r2）,R,環(huán)與盤,r,圓盤M, R,長桿M, L,J=MR2/2,J=ML2/3,L,a,a,線量：X V a m mv2/2 mv,位移 速度 加速度 慣量 動能 動量,角量: J J 2/2 J ,r,X,X=r ,V=r ,a=r ,剛體定軸轉(zhuǎn)動，各點(diǎn)線量不同 角量相同,V ,1.,2.,3.,=恒矢量 （M=0）,

3、（M =-M/）,（J點(diǎn)=m r2）,a=r ,例2、質(zhì)量為M=16kg的實(shí)心滑輪，半徑為R=0.15m。一根細(xì)繩繞在滑輪上，一端掛一質(zhì)量為m=8kg的物體。求（1）由靜止開始1秒鐘后，物體下降的距離。（2）繩子的張力。,解：,R,（F=ma）,平動 轉(zhuǎn)動； 線量 角量。,F,M =,= m a,J ,F r=m r2 a /r,平動慣量,轉(zhuǎn)動慣量,轉(zhuǎn)動動能,動量矩,角動量,Angular momentum,功能關(guān)系： 功：過程量（涉及兩者）。能：狀態(tài)量（本身具有）。 功（A）是能量變化（E）的量度,系統(tǒng)：A外+A非保內(nèi)+A保內(nèi)= E動,三，守恒定律：,質(zhì)點(diǎn)：A外= E動,（A 內(nèi)=A非保內(nèi)+

4、A保內(nèi)）,保守力作功只與質(zhì)點(diǎn)的起始和終了位置有關(guān)，而與所經(jīng)過的路徑無關(guān)。,保守力作正功在數(shù)值上等于系統(tǒng)勢能的減少。,A保守內(nèi)力=-EP,1。重力: mg,2。彈性力: -kx,3。引力: GMm/r2,系統(tǒng)：A外+A非保內(nèi)+A保內(nèi)= E動,功能關(guān)系：,重力勢能：,（地面（h=0）為勢能零點(diǎn)）,彈性勢能：,（彈簧平衡位置為勢能零點(diǎn)）,引力勢能：,（無限遠(yuǎn)處為勢能零點(diǎn)）,mg,h,0 x,kx,GMm/r2,r,系統(tǒng)：,機(jī)械能守恒定律：,力對空間的積累 力對時間的積累,系 統(tǒng),A外+A非=E2-E1,諾: A外+A非=0 則: E2=E1,F=ma,例、計算第一，第二宇宙速度,一、第一宇宙速度,已

5、知：地球半徑為R，質(zhì)量為M，衛(wèi)星質(zhì)量為m。要使衛(wèi)星在距地面h高度繞地球作勻速圓周運(yùn)動，求其發(fā)射速度。,設(shè)發(fā)射速度為v1，繞地球的運(yùn)動速度為v。,機(jī)械能守恒：,萬有引力作為 向心力：,解方程組，得：,代入上式，得：,二、第二宇宙速度,宇宙飛船脫離地球引力而必須具有的發(fā)射速度,（1）脫離地球引力時，飛船的動能必須大于或至少 等于零。,由機(jī)械能守恒定律：,解得：,（2）脫離地球引力處，飛船的引力勢能為零。,h ,v,ri,v,平動慣量,轉(zhuǎn)動慣量,1,2,R1=R2,m1=m2,?,M1=M2, J1J2 12,O,mg,r,v,m,P=mv L=mvr=mr2 v/r=J,L=J=,動量與角動量,M

6、,r,F=ma,M=J,M外=0,F外=0,EK=mv2/2,EK=J2/2,P=mv,L=J,動量守恒,角動量守恒,判斷守恒:,F,T,例2、 質(zhì)量為m的小球系在繩子的一端，繩穿過鉛直套管，使小球限制在一光滑水平面上運(yùn)動。先使小球一速度v0繞管心作半徑為r0的圓周運(yùn)動，然后向下拉繩子，使小球運(yùn)動半徑變?yōu)閞1。求小球的速度?,解：,角動量守恒,m1,m2,M,R,T2,a,已知：m1, m2, M ,R 求：T1,T2, a,T1,m1,m2,T1,T2,T,M1,R1,M2,R2,a,三個守恒定律比較,F=ma,來 源,過渡,條件,名稱,公式,力（矩）對空間的積累 力對時間的積累 力矩對時間

7、的積累,A外+A非=E2-E1,M外=0,動量守恒,角動量守恒,A外+A非=0,機(jī)械能守恒,1.F,a,M,都是瞬時量 2.三個守恒定律來自F(M)的累積效應(yīng). 3.累積效應(yīng)可用對應(yīng)的始末狀態(tài)量的變化來量度。 4.守恒定律只是各度量關(guān)系在特定條件下的特例。 5.累積效應(yīng)可使我們只考量始末兩個狀態(tài)量， 回避了過程的繁雜。,4?；鸺?最重要的應(yīng)用之一?；鸺齼?nèi)裝置了大量的燃料，燃料燃燒后產(chǎn)生高溫高壓氣體通過尾部不斷向后高速噴出，從而使火箭不斷向前加速，這就是火箭推進(jìn)原理?；鸺俏ㄒ豢梢圆灰蕾嚳諝?，自攜燃料，能勝任星際航行的飛行工具。 A牛頓第一定律 B萬有引力定律 C動量守恒定律 D角動量守恒定律

8、,5。如果一個系統(tǒng)在 的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部又_的話，那么系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，這就是機(jī)械能守恒定律。 A不受外力，沒有像摩擦力這類會消耗能量的力 B外力不做功，沒有像摩擦力這類會消耗能量的力做功 C不受外力，沒有相互作用力 D不受外力，沒有像摩擦力這類會消耗能量的力做功,h,H,H,M,m,0,1.,3,2,M,R,F,t0t1:機(jī)守 t1t2:角動守 t2t3:機(jī)守,v0,(o),M,L,角動量守恒,機(jī)械能守恒,m,J子 o=J子+棒 ,J子+棒 / 2= MgL(1-cos )/2+mgL(1-cos ),1、時空與運(yùn)動的經(jīng)典表述 哥白尼體系與托勒密體系的對比 伽利略落體說對亞里士多德的批判 牛

9、頓的“水桶實(shí)驗”及絕對時空觀 伽利略的相對性原理 幾個時空基本尺度 6） 牛頓三定律 7 ）萬有引力定律 8 ）三大守恒 9 ）角動量與動量 10） 伽利略的斜面思想實(shí)驗,以書本為基礎(chǔ)，概述（文字，示圖，公式）下列知識要點(diǎn)：,作業(yè)2,1。哥白尼能夠提出日心說，是由于 1. 哥白尼具有天文觀測技術(shù)和天文學(xué)理論。對希臘自然哲學(xué)著作的鉆研給了他批判托勒玫理論的勇氣。 2. 哥白尼得知古代就曾有人提出地球繞太陽轉(zhuǎn)動的設(shè)想后，開始認(rèn)真考慮以太陽為靜止中心，諸行星包括地球圍繞太陽運(yùn)轉(zhuǎn)的宇宙體系。 3. 哥白尼時代，航海事業(yè)發(fā)展很快，迫切需要精確簡明的天文歷表，客觀形勢促使哥白尼提出自己的革命性理論。 A

10、1、2條對 B1、2、3條都對 C1、3條對 D 2、3條對,2。1967年國際計量大會決定采用 作為新的時間計量基準(zhǔn)，定義1秒是 基態(tài)的兩個超精細(xì)能級之間躍遷所對應(yīng)的輻射周期的9192631770倍的持續(xù)時間。 A銫原子鐘，銫103原子 B銫原子鐘，銫133原子 C銠原子鐘，銠103原子 D銠原子鐘，銠133原子,3。放射性發(fā)現(xiàn)后，地質(zhì)學(xué)家從巖石里鈾和鉛的含量值估算出巖石的年齡已有40億年。按_ _ _估計，地球的年令為46億年，即1017秒的數(shù)量級。 A放射性238U含量 B放射性235U含量 C放射性同位素238U和235U總量 D放射性同位素238U和235U之比,6。在地面上發(fā)射一航天器，使它不但脫離地球引力范圍還要脫離太陽引力范圍所需的最小發(fā)射速度稱_，為16.7km/s。 A第三宇宙速度 B最低軌道速度 C第一宇宙速度 D第二宇宙速度,7論述伽利略科學(xué)研究方法及其對我們的啟示。 8牛頓萬有引力定律如何揭示了物理美學(xué)中的普遍性.談?wù)勀愕捏w會？,M,K,