第10講:角動(dòng)量by張龍

知識點(diǎn)
  • 動(dòng)量的直觀感受
    • 碰撞模型
    • 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的模型
  • 角動(dòng)量的直觀感受
    • 圓周運(yùn)動(dòng)速度變化的模型
  • 質(zhì)點(diǎn)的角動(dòng)量
    • 質(zhì)點(diǎn)對原點(diǎn)O的角動(dòng)量\vec{L}=\vec{r}m\vec{v}
      • 方向:通過矢積的右手螺旋定則來判斷
      • 大芯执:L=rmv\sin\theta
    • 例子:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量
    • 例子:一般運(yùn)動(dòng)的角動(dòng)量(徑向運(yùn)動(dòng),切向運(yùn)動(dòng))
  • 簡單組合體的角動(dòng)量
  • 剛體的角動(dòng)量
    • 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
  • 類比法理解平動(dòng)與轉(zhuǎn)動(dòng)
表達(dá)題
  • 努力建立直觀圖像比記憶公式更能培養(yǎng)你的能力舰罚。“角動(dòng)量的大小”代表轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢:角動(dòng)量越大,代表轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢越大营罢;角動(dòng)量為零,代表沒有轉(zhuǎn)動(dòng)饼齿。則圖中,角動(dòng)量最大的運(yùn)動(dòng)(這四個(gè)速度缕溉,大小相等考传、方向不同)是

解答:把速度沿著法向(半徑方向)和切向(轉(zhuǎn)動(dòng)方向)分解倒淫,切向分量代表轉(zhuǎn)動(dòng)。

  • 角動(dòng)量的數(shù)學(xué)定義是\vec{L}=\vec{r}\times m\vec{v}敌土。(1)直觀法:先找到轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢的方向运翼,拿出右手,按照轉(zhuǎn)動(dòng)的方向握好血淌,大拇指的方向就是角動(dòng)量的方向矩欠。(2)矢量叉乘法:首先悠夯,\vec{r}m\vec{v}構(gòu)成了一個(gè)平面,\vec{L}的方向必然垂直于該平面沦补。拿出左手乳蓄,四指從\vec{r}m\vec{v}握過去(銳角)夕膀,大拇指的方向就是角動(dòng)量的方向。關(guān)于這些說法产舞,正確的是

解答:右手!右手!右手!重要的事情說三遍。

  • 角動(dòng)量比動(dòng)量更便于描述圓周運(yùn)動(dòng)易猫。在勻速率圓周運(yùn)動(dòng)中耻煤,快速計(jì)算下,隨著時(shí)間的變化嘴办,動(dòng)量變化嗎?角動(dòng)量呢买鸽?

解答:動(dòng)量時(shí)刻在發(fā)生變化,因?yàn)樗俣鹊姆较蛟诟淖冄畚澹欢莿?dòng)量始終保持不變。

  • 某質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)看幼,半徑為r批旺,速率為v诵姜,則角動(dòng)量的大小為

解答:L=rmv(\vec{r}\vec{v}垂直,所以\sin\theta=1)

  • 請借助與平動(dòng)類比:平動(dòng)的動(dòng)量為質(zhì)量和速度之積棚唆。某剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I,角速度為\omega宵凌,則角動(dòng)量的大小鞋囊、轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的大小(請借助類比法猜測)分別為

解答:平動(dòng):質(zhì)量瞎惫,速度,動(dòng)量瓜喇,動(dòng)能分別與轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量挺益,角速度乘寒,角動(dòng)量,轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能是對應(yīng)的肃续。公式很神似黍檩。
L=r^2m\omega\sin\theta
E_轉(zhuǎn)=\frac{1}{2}I\omega^2

  • 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的公式是I=\sum_{i}m_{i}r_{i}^{2}始锚。結(jié)合該公式,請思考圖中(四個(gè)小球質(zhì)量相同瞧捌,用輕桿相連润文,構(gòu)成一個(gè)剛體)各種情形下轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小

解答:轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小與各個(gè)質(zhì)元與軸的距離有關(guān)。質(zhì)量分布離軸越遠(yuǎn)殿怜,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大。

  • 關(guān)于剛體對軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量头谜,下列說法中正確的是

    • 只取決于剛體的質(zhì)量,與質(zhì)量的空間分布和軸的位置無關(guān)

    • 取決于剛體的質(zhì)量和質(zhì)量的空間分布,與軸的位置無關(guān)柱告;

    • 取決于剛體的質(zhì)量截驮、質(zhì)量的空間分布和軸的位置

    • 只取決于轉(zhuǎn)軸的位置际度,與剛體的質(zhì)量和質(zhì)量的空間分布無關(guān)。

解答:3
J=\int r^2dm,r是相對于轉(zhuǎn)軸而言的乖菱,所以必然與轉(zhuǎn)軸有關(guān)坡锡,也是與質(zhì)量有關(guān)的窒所。
綜上3正確。

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