1、5.1角动量一、力矩(对比力)1、质点对轴的力矩可以使物体绕轴转动或改变物体的角速度2、力矩可以用M或表示3、力矩是矢量4、力矩的大小和方向(1)二维问题注意,式中的角度为F、r两个矢量方向的夹角。求力矩的两种方法:(类比求功的两种方法)二维问题中,力矩的方向可以简单地用顺时针、逆时针表示。(2)三维问题力矩的大小为力矩的方向与r和F构成的平面垂直,遵循右手螺旋法则5、质点系统受到的力矩只需要考虑外力的力矩,一对内力的力矩之和一定为0.二、冲量矩(对比冲量)1、冲量矩反映了冲量改变物体转动的效果,是一个过程量2、冲量矩用L表示3、冲量矩的大小 4、冲量矩是矢量,方向与r和F构成的平面垂直,遵循
2、右手螺旋法则,即方向和力矩的方向相同5、经常需用微元法(类比功和冲量这两个过程量的计算)三、动量矩(即角动量)(对比动量)1、角动量反映了物体转动的状态,是一个状态量2、角动量用l表示3、角动量的大小 4、角动量是矢量,方向与r和v构成的平面垂直,遵循右手螺旋法则四、角动量定理(对比动量定理)冲量矩等于角动量的变化量 五、角动量守恒定律(对比动量守恒定律)角动量守恒的条件:(满足下列任意一个即可)1、合外力为02、合外力不为0,但合力矩为0例如:地球绕太阳公转此类问题常叫做“有心力”模型3、合外力不为0,每个瞬时合力矩也不为0,但全过程总的冲量矩为0 例如:单摆从某位置摆动到对称位置的过程注意
3、:讨论转动问题一定要规定转轴,转轴不同结果也不同六、转动惯量(对比质量)1、转动惯量反映了转动中惯性2、转动惯量用I或J表示3、质点的转动惯量等于质量乘以和转轴距离的平方 4、转动惯量是标量5、由于实际物体经常不能看作质点,转动惯量的计算需要用微元法或微积分 6、引入转动惯量后,角动量也可以表示为(类比动量的定义) 七、转动问题中的牛顿第二定律(即转动定理)(对比牛顿第二定律) 合力矩等于转动惯量乘以角加速度 八、动能的另一种表示方式 例1、仿照上表,不看讲义,将本章的知识点进行归纳总结例2、如图,质量为m的小球自由落下,某时刻具有速度v,此时小球与ABC恰好位于长方形的四个顶点,且小球与A、C的距离分别为l1、l2。求(1)小球所受的重力相对于A、B、C三点的力矩(2)小球相对于A、B、C三点的角动量例3、摆长为b的圆锥摆,悬挂点为O,悬挂点在摆球运动所在水平面内的投影为O,摆线与竖直方向的夹角为,求(1)用m、b、t表示相对O点的角动量及转动小角度重力、绳子拉力的冲量矩(2)用m、b、t表示相对O点的角动量及转动小角度重力、绳子拉力的冲量矩(3)摆球的速率mM例4:如图,质量为m的质点,在光滑水平面上,用绳子穿过小孔和质量为M的物体相连。m一边绕小孔转动,一边在和小孔的连线方向振动,其与孔的最大距离为a,最小距离为b,求这两个位置时物体的动能。