刚体定轴转动定律的一种推导

从现代物理的高度来看,能量、动量和角动量是描述物质运动和相互作用的更为基本的物理量,它们的守恒定律具有更为普遍、更为深刻的意义。本文拟以角动量定理导出刚体定轴转动定律。 因为刚体可看作由彼此间距离不发生变化的众多质点组成的质点系,所以刚体定轴转动的角动量是刚体上可看成质点的各质元定轴转动的角动量的总和。刚体定轴转动时,各质元绕     

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.     

浅谈自由转动支点的刚体碰撞类习题的解法--“复摆”模型的应用

把“复摆”模型应用到一类刚体的碰撞类问题中,能快速找到刚体瞬时转轴的位置,把刚体的平面平行运动简化为绕瞬时转轴的定轴转动,并展示了几个应用的实例.     

对滑轮悬挂物体问题利用角动量定理和刚体定轴转动定律的分析

角动量定理与刚体定轴转动定律的运用是学生学习“大学物理”课程时的重难点.虽然角动量定理与刚体定轴转动定律都可以处理物体转动问题,但是在具体分析时所体现的物理机制是不同的.以滑轮悬挂物体这一类问题为例,针对如何应用角动量定理或刚体定轴转动定律进行了详细的分析.通过分析发现,滑轮悬挂物体这一类问题具有一定的特殊性,利用这种特殊性能够简化解题过程.但是在教学过程中必须强调这种特殊性的起因,以帮助学生正确理解相关物理概念.     

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。     

利用刚体转动惯量实验仪验证转动定律的设计

介绍了设计性实验“利用刚体转动惯量实验仪验证转动定律”.该实验要求学生理解刚体动力学原理;利用实验室现有的仪器,对刚体转动惯量实验仪进行改装;提出新的实验原理,可以对阻力矩进行估测,利用该实验装置验证刚体定轴转动定律.     

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     

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.     

刚体定轴转动轴上附加压力的相对平衡分析

从相对平衡的角度分析了刚体定轴转动轴上附加压力产生的原因以及实现自由转动的条件。     

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．     

“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.     

刚体力学教学中的心理学探讨

本文用思维导图形式总结了质点力学的知识结构,并用类比法比较分析了刚体定轴转动的知识结构。从心理学中认知发展理论和学习迁移理论出发,探讨物理课程中刚体力学教学的学习迁移过程,同化和顺应的认知过程,试图从心理学的角度,为物理课程教学提供参考,帮助学生建立良好的认知发展和学习迁移的方法,克服刚体力学教学中的学习难点。     

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,…     

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．     

从一道习题看刚体定轴转动概念的运用

从一道普通物理习题出发,讨论了常见解答在刚体定轴转动概念上的不严谨之处,并结合正确解答指出了相关理论在运用中需要特别注意的要点.     

电容器和螺绕环转动时电磁场的角动量

分别计算了理想的圆柱形电容器、 圆形平行板电容器和螺绕环这三者绕各自中心对称轴做定轴转动 时电磁场对转轴的角动量.计算结果或许没有什么实用价值, 但应该具有一定的理论认识价值, 即该计算结果从一 个侧面体现了电磁场这种物质形态的一点特殊性     

定轴转动细杆在轴处不受力的条件

本文给出了定轴转动细杆在不同位置上同时受到多个冲力打击时 ,轴不给细杆附加约束力的条件     

刚体力学(一)

刚体力学是牛顿力学的重要组成部分.无论从刚体运动的形态(运动学)方面还是动力学方面看,刚体比质点要复杂得多.然而,刚体运动学的研究,以及以质点纵动力学普遍定量为基础进行的刚体动力学的研究都取得了成功.其中克服了许多困难,而这些困难的克服也正是这部分理论的精采和成功之处. 刚体力学的内容可分为二部分:(一)刚体运动学;(二)刚体动力学;(三)刚体静力学.刚体静力学可作为刚体动力学的特殊情况,由于它的内容相对来说简单一些,本文不似讨论,一、刚体运动学 刚体运动学研究刚体运动的描述问题和刚体运动的分析方法,使人们对刚体的运动过…     

刚体一般运动的描述

刚体的一般运动是刚体运动学中最复杂的一类运动,其求解通常需要借助欧拉定理或沙勒定理.通过这两个定理,我们可以把刚体的一般运动分解成较简单的定轴转动和平动.本文主要应用代数理论中的正交矩阵描述刚体的运动,并用代数语言分析了定点转动的本征问题,证明了欧拉定理.随后,将刚体的定点转动进行分解,并给出了物理图像和推导结论,完成...