刚体角动量的定义和定义状态量的原则

从圆周运动质点的角动量出发,分析了定轴转动刚体角动量定义的合理性和惟一性;阐述定义状态量的原则;给出一种推导转动定律的方法;阐明把定轴转动刚体作为特殊质点系的逻辑一致性．     

大学物理教材及教学应重视刚体定轴转动时角动量与角速度的方向关系

大学物理教材及教学在刚体定轴转动一章中,往往不太重视刚体总角动量与角速度的关系,而只关注于沿轴向的角动量,有时甚至出现L=Jω这种容易误解的表述形式.实际上,一般情况下刚体定轴转动时的角动量与角速度方向不相同,且刚体匀速转动时受变外力矩作用.本文首先从理论层面上给出角动量与角速度方向不一致的一般性证明,并给出方向相同的两种特殊情况,其次用一个实例阐述刚体定轴转动时,刚体轴受到垂直于轴向的变力矩作用,最后将特例所得结论推广至一般刚体定轴转动,从而阐明重视两者方向关系的必要性.     

“自然坐标系”下的角动量定理及其应用

阐述在刚体的定点转动中,引入＂自然坐标系＂来分析,往往可以使问题变得更加简单,物理意义变得更加清晰,并且通过具体实例加以验证,最后通过对刚体定轴转动的分析,把刚体定轴转动的角动量定理与定点的角动量定理统一起来.     

借用转动惯量的概念解决质点曲线运动问题

通过对质点圆周运动与刚体定轴转动的对比研究,将刚体的转动惯量的概念引入到质点曲线运动的研究中,以简化质点曲线运动的分析和处理过程．     

定性演示刚体绕定轴转动时角动量守恒

定性演示刚体绕定轴转动时角动量守恒张双明，陈荣福（天津理工学院）在一般普物教科书中，验证刚体绕定轴转动时角动量守恒，一般采用人持哑铃站或坐在转凳上，通过展臂、收臂演示转动时角动量守恒规律Ｉω＝恒量，我们认为，这一实验不仅装置沉重、不便携带，而更主要的...     

应用转动定律分析质点和刚体组合的运动

利用相对转动惯量和刚体定轴转动定律分析质点的直线运动,以简化相关问题的求解,并加深对刚体定义的理解.     

刚体运动三维可视化模拟和复摆相关问题探讨

本文应用刚体定轴转动定律和角动量定理,结合VPython软件,首先模拟刚体的定轴转动,例如匀质圆柱体在不同力矩作用下的转动,直观地显示刚体运动轨迹以及角位移、角速度等物理量随时间的变化关系,以及重力矩作用下的刚体能量守恒等,使刚体运动过程实现可视化.有趣的是,本文还研究了刚体的平面平行运动(平动加转动)以及刚体的振动,模拟了大角度下刚体摆动时出现的混沌状态.可视化模拟深化了对课本知识的理解.     

刚体力学中的几个问题——致“普通物理”力学部分自学者之四

把刚体视作不变质点组,应用质点及质点组力学的定理和定律,就可以得到刚体运动的规律.因此,刚体力学中的规律实际上是质点组力学在“质点间距离保持不变”条件下的表现形式.刚体力学的内容很丰富,在普通物理学中学习的重点是刚体绕固定轴转动;与此关系较密切的有刚体平面运动,它可以看作平动和定轴转动的合成;至于刚体在平面力系下的平衡问题,实际上是平面运动的特殊情况,也属于我们的自学范围,现在围绕这些问题谈以下几点. 作用于刚体上的力 作用于刚体上的力有引人注目的特征.例如,力可沿作用线滑移而不改变其效果;将作用于刚体上的已知力…     

刚体与质点碰撞实例分析

在Cowley等的子弹和木块碰撞实验的基础上分析了能量守恒、动量守恒以及角动量守恒的应用环境,展示了质点和刚体相互作用特征.     

基于角动量参考点选择的碰撞问题求解方法

对有关质点与无固定转轴的线状刚体发生碰撞的问题,通过选择不同的参考点进行一题多解,验证了“在应用角动量守恒定律列方程时可以任意选择特殊位置作为参考点”;论证了杆球连接体的角动量可用转动惯量表示的条件.     

关于刚体定轴转动定律

普通物理教材中,都把刚体对某定轴的转动惯量Jx,角加速度a和外力短Mx之间的关系 Mx=Jx·a(1)称为刚体的定轴转动定律。如果讨论的范畴如教材所限,仅包括刚体统对称轴及主轴的转动,公式(1)无疑名符其实。然而实际上刚体的定轴转动还包括更复杂的情形,因此在讲授这部分内容时,还有必要作一些说明: 公式(1)只描述了刚体沿转轴方向的几个物理量间的关系,它没有也不足以描述一般刚体定轴转动的全貌。 比如说,根据(1)式,着刚体绕某定轴匀速转动,因为角加速度a=0,应有Mx=0。这是完全正确的,但若认为凡做匀速定轴转动的刚体必不受任何外力矩作用,…     

关于刚体的基本运动

文中介绍了恰斯尔定理和位移定理及两个定理的证明,最后得出刚体的一般运动都可看成是平动和定轴转动的合成运动的结论．这对于理解和处理刚体的运动是有益的．     

刚体与质点动力学关系的内在统一性

质点动力学和刚体定轴转动动力学分别遵循牛顿第二定律和转动定理, 好像互不相关, 但这两个规律 本质上都是描述适用对象在外因作用下运动状态的变化与外因量之间的关系, 反映相关物理量之间关系的数学方 程形式上完全一样. 通过对比分析这些内在联系, 给出了这两个力学模型动力学方程的统一表述     

转动刚体中的动能分布与内力做功

关于加速滚动或转动刚体的动能，有一种意见认为，一部份平动动能转换成绕质心转动动能，是由于静摩擦力等约束反力对前者做“负功”，同时对后者做“正功”的结果．本文认为是由于刚体各质元之间的内力做功．     

刚体力学(续)

二、刚体动力学 1.概述 解决刚体动力学问题的依据是质点组动力学的几个普遍定理.在刚体运动学中已证明,虽然刚体可看作由无穷多质点组成,但描述其最复杂的运动──自由运动只需六个独立变量,因此解决刚体自由运动的动力学问题也只需六个独立的方程.质心运动定理(即质点组动量定理)可确定刚体质心的运动(即平动的规律);动量矩定理(相对固定点的、或相对质心的)可确定刚体转动的规律,这两个定理正好提供六个独立的方程,足以解决刚体动力学的全部问题.因此,对刚体来说,质点组动能定理虽然仍然适用,但它必然是上述两个定理联合的结果,不会给出…     

工科专业大学物理教学中的课程思政——以“角动量守恒定律”为例

以工科专业的大学物理中“刚体定轴转动的角动量定理和角动量守恒定律”为例,展示了如何在不同的课堂教学环节进行思政教育的融入.在引课环节、知识讲授环节和知识应用环节,主要从以下几个方面对学生进行思政教育：激发学生的民族自信心和自豪感,鼓励学生树立科技报国的远大志向;培养学生勇于探索、多角度考虑问题的素养,建立唯物主义世界观;鼓励学生不畏困难、不断超越自我的奋斗精神.思政教育的融入使得课堂教学更加饱满,达到了“教书”和“育人”的双重目的.     

关于“质点角动量”学习中的几个问题

角动量是描述物体运动状态的重要物理量，初学者常会感到困难．本文就如何理解学习质点角动量知识，谈几点意见． 什么是角动量．在描述质点平动运动时，“线动量”是很有用的物理量．那么，在转动运动中与线动量相类似的物理量就是角动量．若质量为ｍ、线动量为ｍｖ的质点，相对于惯性系原点的位矢为ｖ，我们定义这质点对原点Ｏ的角动量为：Ｌ＝ｖ×ｍｖ． 角动量是矢量．从定义式中可看出，角动量是涉及矢积的一个物理量，其方向由矢积右手法则给定，即方向垂直于位失和动量决定的平面，如图１（ａ）、（ｂ）中角动量入方向的标示． 角动…     

带电体定轴转动的磁矩计算

带电体定轴转动的磁矩计算与刚体定轴转动的转动惯量计算想仿，平行轴定理和正交轴定理有助于磁矩的计算。     

定轴转动带电体的磁场分布

类比定轴转动刚体转动贯量以及电偶极子电场的计算方法得出定轴转动带电体的磁矩及其磁场分布。     

定轴转动带电体的远区磁场分布

类比定轴转动刚体转动惯量以及电偶极子电场的计算方法，得出定轴转动带电体的磁矩及其远区磁场分布。