《力矩转动定律教案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《力矩转动定律教案（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版1 : 力臂力臂 对对转轴转轴 z 的力矩的力矩 一一 力矩力矩 力矩力矩描述力对描述力对刚体的刚体的转动转动作用。作用。PO*PO*力矩的方向：右手螺旋力矩的方向：右手螺旋2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版2 1）如果一个刚体所受如果一个刚体所受合合外力为零，其外力为零，其合外合外力矩力矩是否是否也一定为零也一定为零？如果刚体所受？如果刚体所受合外力矩为合外力矩为零零，其，其合外力合外力是否是否也一定为零也一定为零？ 刚体定轴转
2、动刚体定轴转动平衡条件平衡条件：（保：（保持持静止静止或或匀角速转动匀角速转动状态）。状态）。讨论讨论2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版3O讨论讨论 2）若力若力 不在转动平面内不在转动平面内 对转轴力矩分析：对转轴力矩分析： 对转动无作用对转动无作用.所以所以 对转轴力矩大小：对转轴力矩大小：2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版4O 3）合力矩合力矩 4）刚体内刚体内作用力作用力和和反作用力反作用力的力矩的力矩讨论讨论2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章
3、 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版5 例例1 一半径为一半径为R、质量为、质量为m的匀质圆盘，的匀质圆盘，以角速度以角速度绕中心轴转动。现将它平放在一绕中心轴转动。现将它平放在一水平板上，盘与板水平板上，盘与板表面的摩擦因数为表面的摩擦因数为。求圆盘所受的摩擦力矩。求圆盘所受的摩擦力矩。Rm2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版6dN =g gdrdldf 对点对点o力矩元：力矩元：Rrdrdlo解：解：单位面积质量：单位面积质量：=m/R2 对对转轴转轴 z 的力矩的力矩 面元：面元：面元对水平板压力：面元对水
4、平板压力：ds = drdl面元受摩擦力：面元受摩擦力：2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版7宽为宽为dr圆环：圆环：Rrdrdlo2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版8O二二 转动定律转动定律 （1 1）单个质点）单个质点 与转轴刚性连接与转轴刚性连接2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版9（2 2）刚体）刚体 质量元受质量元受外外力力 ，内内力力外外力矩力矩内内力矩力矩O刚体分解为质点元刚体分解为质点元
5、j；2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版10转动定律转动定律定义定义反映刚体转动属性的反映刚体转动属性的物理量物理量J为为转动惯量转动惯量O离散体离散体连续体连续体2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版11讨论讨论（2）（3）转动定律转动定律（1） 不变不变 刚体定轴转动的角加速度与它所受的刚体定轴转动的角加速度与它所受的合合外力矩外力矩成正比，与刚体的成正比，与刚体的转动惯量转动惯量成反比成反比.2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴
6、转动物理学物理学第五版第五版12三转动惯量的计算三转动惯量的计算 J 的的意义：意义：转动惯性的量度转动惯性的量度 . 转动惯量的单位：转动惯量的单位：kgm22- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版13例例1:计算如图所示系统分别绕计算如图所示系统分别绕A轴轴B轴轴C轴轴的转动惯量的转动惯量 m l m l m A B C绕绕B轴时轴时: 解解: 绕绕A轴或绕轴或绕C轴时轴时:(a) 质量分布是离散的质量分布是离散的2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版14 例例2:如图
7、如图,求细环绕通过其求细环绕通过其环心的轴的转动惯量环心的轴的转动惯量解解:Rm(b)质量分布是连续的质量分布是连续的 ：质量元：质量元 ：体积元：体积元2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版15解解:dr 例例3:求图中质量为求图中质量为M、半径为、半径为R的圆盘的圆盘绕中心轴的转动惯量绕中心轴的转动惯量R2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版16解解: 例例4: 杆长杆长L, 质量质量M, 绕图中通过质心的轴绕图中通过质心的轴转动转动, 求转动惯量求转动惯量dxxdm
8、2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版17刚体的转动惯量与以下三个因素有关：刚体的转动惯量与以下三个因素有关：（2）与转轴的位置与转轴的位置有关有关（1）与刚体的体密度与刚体的体密度 有关有关（3）与刚体的几何形状及体密度与刚体的几何形状及体密度 的分的分布有关布有关说说 明明2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版18四四 平行轴定理平行轴定理 质量为质量为 的刚体的刚体，如果对其质心轴的转动如果对其质心轴的转动惯量为惯量为 ，则对任一与则对任一与该轴平行该轴平行，相距为
9、相距为 的的转轴的转动惯量转轴的转动惯量CO2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版19质量为质量为m，长为，长为L的细棒绕其一端的的细棒绕其一端的JP圆盘对圆盘对P 轴的转动惯量轴的转动惯量OO1d=L/2O1O2O22- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版20竿竿子子长长些些还还是是短短些些较较安安全全？ 飞轮的质量为什么飞轮的质量为什么大都分布于外轮缘？大都分布于外轮缘？2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版
10、21( (2) ) 为瞬时关系为瞬时关系 ( (3) ) 转动中转动中 与平动中与平动中 地位相同地位相同( (1) ) , 与与 方方向相同向相同 说明说明 转动定律应用转动定律应用2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版23 习题习题2-4如图所示，已知如图所示，已知 m2 m1 求求m2的加速度和绳中的张力的加速度和绳中的张力m1m2MRT1T1m1gm2gT2T2解解: 隔离物体、受力分析如图隔离物体、受力分析如图2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版24 习题习题
11、2-82-8 电风扇在开启电源后，经电风扇在开启电源后，经t1时间时间达到了额定转速，此时相应的角速度为达到了额定转速，此时相应的角速度为0 ，当关闭电源后，经过，当关闭电源后，经过t2时间风扇停转时间风扇停转已已知知风扇转子的转动惯量为风扇转子的转动惯量为J，并，并假设摩擦阻假设摩擦阻力矩和电机的电磁力矩均为常量力矩和电机的电磁力矩均为常量，求电机的，求电机的电磁力矩电磁力矩解解2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版精品课件资料分享 SL出品2- -2力矩转动定律力矩转动定律第四章第四章 刚体的定轴转动刚体的定轴转动物理学物理学第五版第五版精品课件资料分享 SL出品
