大学物理刚体部分知识点总结复习过程
- 格式:doc
- 大小:209.51 KB
- 文档页数:6
刚体旋转知识点归纳总结1. 刚体旋转的基本概念刚体是指在一定时间内,其内部各点的相对位置不改变的物体。
刚体旋转是指刚体围绕固定点或固定轴发生的旋转运动。
在刚体旋转中,需要引入一些基本概念:1.1 刚体的转动刚体的旋转可以是定点转动,也可以是定轴转动。
在定点转动中,刚体绕固定点旋转,而在定轴转动中,刚体绕固定轴旋转。
定点转动和定轴转动都是刚体旋转运动的两种基本形式。
1.2 刚体的转动角度和角速度刚体的转动角度是刚体在单位时间内所转过的角度,通常用θ表示。
刚体的角速度是指刚体单位时间内转过的角度,通常用ω表示。
在刚体定点转动中,角速度是刚体绕定点旋转的角度速度;在刚体定轴转动中,角速度是刚体绕定轴旋转的角度速度。
1.3 刚体的转动惯量刚体的转动惯量是衡量刚体抵抗旋转的惯性大小,通常用I表示。
刚体转动惯量的大小取决于刚体形状、质量分布以及旋转轴的位置。
对于质点组成的刚体,其转动惯量可以通过对质点的质量进行积分得到。
1.4 刚体的角动量刚体的角动量是刚体旋转运动的物理量,通常用L表示。
角动量的大小和方向分别由角速度和转动惯量决定。
在定点转动中,如果刚体的角速度和转动惯量都不变,那么刚体的角动量也保持不变;在定轴转动中,如果刚体绕固定轴旋转,那么刚体的角动量也保持不变。
2. 刚体的转动力学刚体的转动力学研究刚体在旋转运动中所受的力和力矩,包括转动定律、角动量定理、动能定理等内容。
2.1 刚体的平衡刚体旋转平衡需要满足一定的条件,包括力矩平衡条件和动量平衡条件。
刚体力矩平衡条件是指刚体所受的合外力矩为零;刚体动量平衡条件是指刚体所受的合外力矩关于某一点的力矩为零。
2.2 刚体的角动量定理刚体的角动量定理描述了刚体在受到外力矩作用下,其角动量的变化规律。
根据角动量定理,刚体所受外力矩产生的角动量变化率等于刚体所受外力矩的矢量和。
2.3 刚体的动能定理刚体的动能定理描述了刚体在旋转运动中,其动能的变化规律。
根据动能定理,刚体所受外力矩产生的功率等于刚体动能的变化率。
物理刚体知识点总结一、刚体的概念和性质刚体是指物体的形状和大小在外力作用下不发生变化的物体。
刚体的性质包括:刚体的各部分之间的相对位置关系在运动时不发生变化;刚体的各点在一个时间内不发生相对位移;刚体是不可压缩的;刚体的形状和大小在外力作用下不发生变化。
在学习刚体的物理知识时,需要掌握刚体的这些概念和性质。
二、刚体的平动和转动运动刚体的运动包括平动和转动两种。
平动是指刚体的各点在任一时刻都有同样的速度和同样的加速度,而转动是指刚体的各点在任一时刻都有不同的速度和不同的加速度。
在学习刚体的物理知识时,需要了解平动和转动的特点,以及刚体在这两种运动中的表现和规律。
三、刚体的运动方程和刚体的运动规律刚体的运动方程描述了刚体在平动和转动中的运动规律。
对于平动,刚体的平动方程是牛顿第二定律的推广和应用,即F=ma;对于转动,刚体的转动方程涉及力矩和角加速度的关系,即τ=Iα。
刚体的运动规律包括牛顿定律、动量定理和角动量定理。
在学习刚体的物理知识时,需要掌握刚体的运动方程和运动规律,并能够应用它们解决实际问题。
四、刚体的静力学刚体的静力学研究了刚体在平衡状态下的性质和规律。
刚体在平衡状态下,外力矩的和为零,即Στ=0;刚体的平衡方程是ΣF=0。
刚体的静力学还包括平衡条件和平衡的稳定性条件。
在学习刚体的物理知识时,需要了解刚体的静力学和平衡状态的相关概念和定律,并能够应用这些知识解决实际问题。
五、刚体的运动学刚体的运动学研究了刚体的位移、速度和加速度等运动参数的关系。
刚体的平动和转动运动都涉及位置、速度和加速度的关系。
刚体的平动运动参数包括位移、速度和加速度;刚体的转动运动参数包括角位移、角速度和角加速度。
在学习刚体的物理知识时,需要了解刚体的运动学,并能够应用它们描述和分析刚体的运动。
六、刚体的动力学刚体的动力学研究了刚体的运动与外力之间的关系。
刚体在运动中受到的外力包括平动受力和转动受力。
平动受力包括牛顿定律描述的作用在质点上的力,而转动受力则是力矩的概念。
大物刚体力学公式总结一、基本概念刚体力学是研究刚体运动和静力学平衡条件的一个分支学科。
所谓刚体是指形状不变的物体,其内部各点间的距离在运动或受力作用下保持不变。
刚体的运动可以分为平动和转动两种类型。
二、刚体运动的描述刚体的平动运动可以用质点的运动来描述,质点的位置可以用位矢来表示。
刚体的转动运动可以用刚体固定在某一轴上的角度来描述。
刚体的运动状态可以用位移、速度和加速度来表示,其中位移是位置的变化量,速度是位移的变化率,加速度是速度的变化率。
三、刚体力学的基本公式1.平动运动的基本公式:•位移公式:位移等于初速度乘以时间加上加速度乘以时间的平方的一半。
即 S = V0t + (1/2)at2;•速度公式:速度等于初速度加上加速度乘以时间。
即 V = V0 + at;•加速度公式:加速度等于速度差除以时间。
即 a = (V - V0) / t。
2.转动运动的基本公式:•角位移公式:角位移等于角速度乘以时间。
即θ = ωt;•角速度公式:角速度等于角位移除以时间。
即ω = θ / t;•角加速度公式:角加速度等于角速度差除以时间。
即α = (ω - ω0) / t。
3.平衡条件公式:•平衡条件一:物体受力的合力等于零。
即ΣF = 0;•平衡条件二:物体受力的合力矩等于零。
即ΣM = 0。
四、刚体的平衡问题刚体在平衡时,其受力和受力矩必须满足平衡条件。
通过平衡条件可以解决刚体的平衡问题,例如平衡杆的支点位置计算、悬挂物体的平衡问题等。
刚体的平衡问题还涉及到力的作用点的选取、力的方向的确定等。
通过恰当选择作用点和确定力的方向,可以简化刚体的平衡问题的求解。
五、刚体力学问题的求解步骤1.定义问题:明确刚体的运动类型和求解目标。
2.给定条件:根据实际情况给出题目的已知条件。
3.分析问题:根据题目所给条件,分析问题的物理本质和特点。
4.建立模型:根据问题的要求,建立适当的物理模型。
5.进行计算:根据已知条件和所建模型,进行计算求解。
大学物理刚体归纳总结在大学物理学习中,刚体是一个重要的概念,广泛应用于力学、动力学和静力学等领域。
本文将对刚体的定义、特点以及相关定理进行归纳总结,旨在帮助读者更好地理解和掌握刚体的基本知识。
一、刚体的定义和特点刚体是指可以看作一个整体、无论受到什么力都能保持形状不变的物体。
在实际应用中,我们常常将刚体简化为点、线或面,以便进行研究和计算。
刚体具有以下特点:1. 形状不变性:无论刚体受到外力的作用,其形状都不会发生改变。
2. 外力作用点的变化不引起内部构件间相对位置的改变:即刚体内各个质点之间的相对位置保持不变。
3. 刚体内各个质点之间的相对位置保持不变:即刚体内构件间的距离和角度不会发生变化。
二、刚体的运动学性质1. 刚体的平动:刚体作平动时,刚体上每个点的速度都相同,且方向相同。
2. 刚体的转动:刚体作转动时,刚体上的各点绕着同一条轴旋转。
这个轴称为刚体的转轴,刚体绕转轴的转动速度相同。
刚体平衡的条件是力矩的和等于零。
力矩是由力对刚体产生的转动效果,其大小与力的大小、作用点到转轴的距离和力的夹角相关。
四、刚体静力学定理与公式1. 雅可比定理:在刚体有多个力作用时,可以将这些力简化为只有一个力等效,该力的大小、方向和作用点都与原有多个力相同,这个力称为合力。
2. 力的合成定理:当刚体上有多个力作用时,可以将这些力合成为一个结果力,该力等效于原有多个力的合力。
3. 力矩的平衡条件:对于处于平衡状态的刚体,刚体上力矩的和必须等于零。
4. 平衡条件的应用:根据刚体平衡条件,可以解决各种与刚体平衡有关的问题,如悬挂物体的平衡、天平的平衡等。
五、刚体动力学定理与公式1. Euler定理:刚体绕固定轴的转动,转动惯量与角加速度和转矩之间存在关系,即转动惯量等于转矩与角加速度的比值。
2. 动量定理:外力矩与刚体的角动量之间存在关系,外力矩等于刚体的角动量关于时间的变化率。
3. 动能定理:刚体的动能与角速度和转动惯量之间存在关系,动能等于转动惯量与角速度平方的乘积的一半。
大学刚体知识点总结一、刚体的概念和基本性质1. 刚体的基本概念刚体是指在运动或受力作用时,其内部各个部分之间的相对位置保持不变的物体。
刚体的定义包括两个方面:一是刚体的形状和大小在所讨论的现象中不发生改变;二是刚体内各点的相对位置在所讨论的现象中也不发生改变。
这意味着刚体是刚性的,并且不会发生形变。
2. 刚体的基本性质(1)刚性:刚体的所有部分在相互作用下保持相对位置不变,不发生相对位移或形变,这就是刚体的基本性质之一。
(2)刚体的自由度:刚体的自由度是指刚体可以自由运动的最少独立坐标数。
刚体的自由度可以通过不同类型的运动来描述,包括平动、转动和复合运动。
(3)刚体的质心:刚体的质心是指一个质点,它等效于整个刚体对于外力的作用。
在某些情况下,刚体可以看作是一个质点,其运动和受力可以通过质心来描述。
二、刚体的平动1. 刚体的平动运动在刚体的平动运动中,刚体上的各个点都以相同的速度和方向移动。
平动运动可以通过刚体的速度和加速度来描述,它是刚体运动的一种常见形式。
2. 刚体的平动运动描述(1)刚体的平动速度:刚体上的各个点的速度大小和方向相同,这就是刚体的平动速度。
刚体的平动速度可以通过质点运动方程或者质心运动方程来描述。
(2)刚体的平动加速度:刚体上的各个点的加速度大小和方向相同,这就是刚体的平动加速度。
刚体的平动加速度可以通过质点加速度方程或者质心加速度方程来描述。
(3)刚体的平动运动学问题:刚体的平动运动学问题包括刚体的位移、速度、加速度等相关内容,它们可以通过运动学方法来解决。
三、刚体的转动1. 刚体的转动运动在刚体的转动运动中,刚体围绕固定轴旋转。
转动运动是刚体运动的另一种常见形式,它可以通过角度和角速度来描述。
2. 刚体的转动运动描述(1)刚体的角度和角速度:刚体围绕固定轴旋转时,可以通过角度和角速度来描述。
角度是指刚体围绕轴线旋转的角度,角速度是指刚体围绕轴线旋转的角度变化率。
(2)刚体的转动惯量:刚体围绕轴线旋转时,需要通过转动惯量来描述其转动惯性。
刚体的知识点总结一、刚体的概念刚体是物理学中的一个重要概念,它是指在运动或静止过程中,形状和大小不发生改变的物体。
刚体具有以下特点:1. 刚体的分子结构相对固定,对外力的变形能力非常小。
2. 刚体受到外力作用时,其内部分子之间的相对位置发生微小变化,但整体上保持不变。
3. 刚体在变形后会恢复原状,即使外力作用消失后也会保持所受外力时的状态。
刚体的概念在物理学中有重要的应用,在力学、动力学、静力学等领域都有广泛的应用。
二、刚体的基本性质1. 自由度刚体在运动过程中具有自由度的概念,即刚体在空间中的自由度是指其可以围绕固定坐标系的运动方式。
2. 平移运动刚体在空间中可以进行平移运动,即整个刚体的位置随时间发生变化,但其形状和大小保持不变。
3. 旋转运动刚体在空间中也可以进行旋转运动,即围绕某一固定点或者固定轴进行旋转运动,这种运动称为刚体的自由旋转。
4. 刚体的定点定轴运动刚体在空间中也可以进行以某一固定点为中心或者以某一固定轴为旋转轴的运动,这种运动称为刚体的定点定轴运动。
5. 定点定轴自由度刚体在空间中具有三个定点定轴自由度,即刚体的位置可以变化,且可以绕三个固定轴进行旋转运动。
6. 刚体的平移自由度刚体在空间中具有三个平移自由度,即刚体在空间中可以相对于三个坐标轴进行平移运动。
7. 刚体的旋转自由度刚体在空间中具有三个旋转自由度,即刚体在空间中可以绕三个坐标轴进行旋转运动。
以上是刚体的基本性质,了解这些性质有助于我们在物理学研究中更深入地理解刚体的运动规律。
三、刚体的运动学分析1. 刚体的速度刚体在空间中的运动状态可以用速度来描述,刚体的速度分为线速度和角速度。
线速度是描述刚体中任一点的速度,通常用矢量来表示,可以用向量表示。
角速度则是描述刚体的旋转运动状态,通常用矢量来表示,可以用向量表示。
2. 刚体的加速度刚体在运动中会受到外力的影响,导致其速度发生变化,这种速度变化的率就是刚体的加速度。
大学物理刚体力学总结大学物理刚体力学总结大学物理刚体力学总结篇一:大学物理力学总结大学物理力学公式总结 ? 第一章(质点运动学)1. r=r(t)=x(t)i+y(t)j+z(t)k Δr=r(t+Δt)- r(t) 一般地|Δr|?Δr2. v= a= dt dx d??d?? d2??dt3. 匀加速运动:a=常矢 v0=vx+vy+vz r=r0+v0t+at2 ????4. 匀加速直线运动:v= v0+at x= v02 v2-v02=2ax 215. 抛体运动:ax=0 ay=-g vx=v0cs vy=v0sinθ-gt x=v0csθ?t y=v0sinθ?tgt2 216. 圆周运动:角速度= dt Rdθ v 角加速度dt dω 加速度 a=an+at 法相加速度an==Rω2 ,指向圆心 Rv2 切向加速度at=Rα ,沿切线方向dt d??7. 伽利略速度变换:v=v’+u ? 第二章(牛顿运动定律)1. 牛顿运动定律: 第一定律:惯性和力的概念,惯性系的定义第二定律:F=, p=mv dtd?? 当m为常量时,F=ma 第三定律:F12=-F21 力的叠加原理:F=F1+F2+……2. 常见的几种力:重力:G=mg 弹簧弹力:f=-kx3. 用牛顿定律解题的基本思路:1) 认物体 2) 看运动 3) 查受力(画示力图) 4) 列方程(一般用分量式) ? 第三章(动量与角动量)1. 动量定理:合外力的冲量等于质点(或质点系)动量的增量,即 Fdt=dp2. 动量守恒定律:系统所受合外力为零时, p= ??????=常矢量3. 质心的概念:质心的位矢 rc= ???????? 离散分布) m 或 rc = ??dmm (连续分布)4. 质心运动定理:质点系所受的合外力等于其总质量乘以质心的加速度,即 F=mac5. 质心参考系:质心在其中静止的平动参考系,即零动量参考系。
6. 质点的角动量:对于某一点, L=r×p=mr×v7. 角动量定理:M= dtd?? 其中M 为合外力距,M=r×F,他和L 都是对同一定点说的。
大一刚体力学知识点总结刚体力学是物理学的一个分支,研究的是物体在受力作用下的平衡、运动和变形等问题。
在大一学习物理学的过程中,了解和掌握刚体力学的基本知识点是非常重要的。
本文将对大一刚体力学的知识点进行总结,以便同学们进行复习和巩固。
一、力和力矩在刚体力学中,力是使物体发生变化的原因。
力的大小用牛顿(N)来表示,方向用箭头表示。
当多个力作用于一个物体时,合力的大小和方向可以通过力的合成法则来计算。
而力矩是描述力对物体产生旋转效果的一种物理量,计算公式为力乘以力臂的长度。
二、平衡条件和支点选择平衡是指物体处于静止状态或恒定速度的状态。
对于刚体来说,平衡有两个基本条件:合力为零,合力矩为零。
当物体受到多个力的作用时,为了使其保持平衡,我们需要选择合适的支点。
三、杠杆原理杠杆原理是刚体力学中的一个基本概念。
它描述了当杠杆平衡时,两端的力的乘积相等。
除此之外,杠杆原理还可以用来解释浮力、力矩和力的平衡等现象。
四、摩擦力摩擦力是两个物体相互接触时产生的阻碍它们相对滑动的力。
在刚体力学中,摩擦力可以分为静摩擦力和动摩擦力。
静摩擦力的大小和物体之间的接触面积以及静摩擦系数有关。
当作用力大于静摩擦力时,物体开始滑动,此时会出现动摩擦力。
五、平衡滑块和平衡斜面平衡滑块是指处于平衡状态下滑块所受到的力平衡。
平衡斜面是指处于平衡状态下斜面所受到的力平衡。
对于平衡滑块和平衡斜面,我们可以通过力的合成和分解,以及应用杠杆原理和摩擦力的概念来分析和解决问题。
六、圆周运动圆周运动是刚体力学中的一个重要概念。
它涉及到的知识点有圆周运动的加速度、向心力和角速度等。
通过学习圆周运动的相关知识,我们可以更好地理解和分析物体在弯曲路径上的运动规律。
七、守恒定律守恒定律是刚体力学中的重要原则之一。
它描述了在封闭系统中,某些物理量的总量在时间上保持不变。
在刚体力学中,有质量守恒、动量守恒和能量守恒等原理,它们在实际问题中有着广泛的应用。
总结:刚体力学是物理学中的一个重要分支,研究的是物体在受力作用下的平衡、运动和变形等问题。
一、刚体的简单运动知识点总结
1.刚体运动的最简单形式为平行移动和绕定轴转动。
2.刚体平行移动。
·刚体内任一直线段在运动过程中,始终与它的最初位置平行,此种运动称为刚体平行移动,或平移。
·刚体作平移时,刚体内各点的轨迹形状完全相同,各点的轨迹可能是直线,也可能是曲线。
·刚体作平移时,在同一瞬时刚体内各点的速度和加速度大小、方向都相同。
3.刚体绕定轴转动。
•刚体运动时,其中有两点保持不动,此运动称为刚体绕定轴转动,或转动。
•刚体的转动方程φ=f(t)表示刚体的位置随时间的变化规律。
•角速度ω表示刚体转动快慢程度和转向,是代数量,。
角速度也可以用矢量表示,。
•角加速度表示角速度对时间的变化率,是代数量,,当α与ω同号时,刚体作匀加速转动;当α与ω异号时,刚体作匀减速转动。
角加速度也可以用矢量表示,。
•绕定轴转动刚体上点的速度、加速度与角速度、角加速度的关系:。
速度、加速度的代数值为。
•传动比。
二.转动定律转动惯量
转动定律
力矩相同,若转动惯量不同,产生的角加速度不同
与牛顿定律比较:
转动惯量
刚体绕给定轴的转动惯量J 等于刚体中每个质元的质量与该质元到转轴距离的平方的乘积之总和。
定义式质量不连续分布
质量连续分布
物理意义
转动惯量是描述刚体在转动中的惯性大小的物理量。
它与刚体的形状、质量分布以及转轴的位置有关。
计算转动惯量的三个要素:
(1)总质量; (2)质量分布; (3)转轴的位置 (1) J 与刚体的总质量有关 几种典型的匀质刚体的转动惯量
平行轴定理和转动惯量的可加性 1) 平行轴定理
设刚体相对于通过质心轴线的转动惯量为Ic ,相对于与之平行的另一轴的转动惯量为I ,则可以证明I 与Ic 之间有下列关系 2c I I md =+ 2)转动惯量的可加性
对同一转轴而言,物体各部分转动惯量之和 等于整个物体的转动惯量。
三 角动量 角动量守恒定律
2
c I I m
d =+
1.质点的角动量(Angular Momentum )——描述转动特征的物理量 1)概念
一质量为m 的质点,以速度v ϖ
运动,相对于坐标原点O 的位置矢
量为r ϖ,定义质点对坐标原点O 的角动量为该质点的位置矢量与动量的矢量积,即
v m r P r L ϖ
ϖϖϖϖ⨯=⨯= 角动量是矢量,大小为 L=rmv sin α
式中α为质点动量与质点位置矢量的夹角。
角动量的方向可以用右手螺旋法则来确定。
角动量的单位: kg.m 2.s -1
2.质点的角动量定理(Theorem of Angular Momentum ) (1)质点的转动定律 问题:讨论质点在力矩的作用下,其角动量如何变化。
设质点的质量为m ,在合力F ϖ
的作用下,运动方程为
()t
v m t v m a m F d d d d ϖϖϖ
ϖ=
== 用位置矢量r ϖ
叉乘上式,得
()t
v m r F r d d ϖ
ϖϖϖ⨯=⨯
考虑到
()()v m t r v m t r v m r t ϖϖ
ϖϖϖϖ⨯+⨯=⨯d d d d d d 和 0d d =⨯=⨯v v v t
r ϖ
ϖϖϖ
得 ()v m r t
F r ϖ
ϖϖϖ⨯=⨯d d
由力矩 F r M ϖ
ϖϖ⨯=
和角动量的定义式()v m r t
L ϖ
ϖϖ⨯=d d
得 t
L
M d d ϖϖ=
表述:作用于质点的合力对参考点O 的力矩,等于质点对该点O 的角动量随时间的变化率,有些书将其称为质点的转动定律(或角动量定理的微分形式)。
这与牛顿第二定律t P F /ϖ
ϖ=在形式上是相似的,其中M 对应着F ,L 对应着P 。
(2)冲量矩和质点的角动量定理
把上式改写为 L t M ϖ
ϖ=
dt M ϖ
为力矩和作用时间的乘积,叫作冲量矩。
对上式积分得
122
1
L L t M t t ϖ
ϖϖ-=⎰
式中1L ϖ和2L ϖ分别为质点在时刻t 1和t 2的角动量,⎰2
1
t t t M ϖ
为质点在时间间隔t 2- t 1内
所受的冲量矩。
质点的角动量定理:对同一参考点,质点所受的冲量矩等于质点角动量的增量。
成立条件:惯性系
3.质点的角动量守恒定律(Law of Conservation of Angular Momentum ) 若质点所受的合外力矩为零,即M=0,则
=恒矢量=v m r L ϖ
ϖϖ⨯ 这就是角动量守恒定律:当质点所受的对参考点的合外力矩为零时,质点对该参考点的角动量为一恒矢量。
说明:
(1)质点的角动量守恒定律的条件是M =0,这可能有两种情况:
● 合力为零;
● 合力不为零,但合外力矩为零。
四.力矩做功和刚体绕定轴转动的动能定理
力矩的功
设:;转盘上的微小质量元Δm 在力F 作用下以R 为半径绕O 轴转动,在dt 时间内转过角度d θ, 对应位移d r,路程ds,此时F 所做的元功为
则总功为 1 刚体绕定轴转动的转动动能
t t d d d d A F r F s F r θ=⋅==v v
d d A M θ=2
1
d A M θθθ
=⎰222
2k 111222
i i i i i i E m v m r I ωω
===∑∑V V
2 动能定理
合外力矩对绕定轴转动的刚体所作的功等于刚体转动动能的增量。
刚体作为一个特殊的质点系,此质点系的动能定理为
21
e k k A E E =-2
1
2 2 2 111d θωω22
θM I I =
-⎰ θ
刚体定轴转动的动能定理
由于刚体的大小、形状不变,其上任何两质点间没有相对位移。
即: i 0
A =。