角動量守恒-大學(xué)物理課件

大學(xué)物理A1總復(fù)習(xí)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院大學(xué)物理A1總復(fù)習(xí)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2考試時間：2014.07.08下午15:00-17:00考試注意事項(xiàng)：不能作弊考試不能帶計算器，手機(jī)必須關(guān)機(jī)考試期間不能上廁所考試地點(diǎn)：H1304;H1305總成績：作業(yè)（10分）+隨堂測查（4+2）+期中考試（24分）+期末考試（60分）2考試時間：2014.07.08下午15:00-17:00質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(一)轉(zhuǎn)動慣量質(zhì)量m角加速度加速度角速度速度剛體的定軸轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動運(yùn)動定律：轉(zhuǎn)動定律：力力矩第四章剛體的轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(一)轉(zhuǎn)動慣量質(zhì)量質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(二)角動量守恒：動量守恒：角動量原理：動量定理：剛體的定軸轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動動量角動量第四章剛體的轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(二)角動量守恒：動量質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(三)動能定理：動能定理：機(jī)械能守恒：機(jī)械能守恒：剛體的定軸轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動轉(zhuǎn)動動能動能力矩的功力的功功能原理：功能原理：第四章剛體的轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(三)動能定理：動能定第四章剛體的轉(zhuǎn)動定軸轉(zhuǎn)動剛體運(yùn)動的描述整個剛體剛體上某點(diǎn)第四章剛體的轉(zhuǎn)動定軸轉(zhuǎn)動剛體運(yùn)動的描述整個剛體剛體上某點(diǎn)第四章剛體的轉(zhuǎn)動圓盤（轉(zhuǎn)動軸沿幾何軸）的轉(zhuǎn)動慣量桿（轉(zhuǎn)動軸為過中心的軸）的轉(zhuǎn)動慣量桿（轉(zhuǎn)動軸為過一側(cè)頂點(diǎn)的軸）的轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量剛體的轉(zhuǎn)動慣量與以下三個因素有關(guān)：（3）與轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)。（1）與剛體的體密度

有關(guān)。（2）與剛體的幾何形狀及體密度

的分布有關(guān)。第四章剛體的轉(zhuǎn)動圓盤（轉(zhuǎn)動軸沿幾何軸）的轉(zhuǎn)動慣量桿（轉(zhuǎn)動軸第四章剛體的轉(zhuǎn)動剛體對定軸的角動量剛體對定軸的角動量定理剛體對定軸的角動量守恒條件以書中P121的茹可夫斯基轉(zhuǎn)椅為例說明第四章剛體的轉(zhuǎn)動剛體對定軸的角動量剛體對定軸的角動量定理剛第四章剛體的轉(zhuǎn)動力矩做功剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動動能剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的動能定理第四章剛體的轉(zhuǎn)動力矩做功剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動動能剛體繞定軸10動量守恒；角動量守恒；機(jī)械能不守恒.例：對下圖幾種情形，動量、角動量和機(jī)械能分別滿足機(jī)械能不守恒．角動量守恒；動量不守恒；動量不守恒；角動量守恒；機(jī)械能守恒第四章剛體的轉(zhuǎn)動10動量守恒；角動量守恒；機(jī)械能不守恒.例：對下圖幾種情形兩個物理量兩個基本方程高斯定理：靜電場環(huán)路定理：靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）靜電場是有源場靜電場是保守場兩個物理量兩個基本方程高斯定理：靜電場環(huán)路定理：靜電場（包括(1)利用點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式和場強(qiáng)疊加原理，通過矢量積分求場強(qiáng)。(2)在電荷分布有某些對稱性的條件下，可通過高斯定理求場強(qiáng)。求電場強(qiáng)度靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）高斯定理中通量和電場強(qiáng)度與電荷之間的關(guān)系(3)電場中任意點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于該點(diǎn)處電勢梯度的負(fù)值.(1)利用點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式和場強(qiáng)疊加原理，通過矢量積分求場強(qiáng)13常見的電量分布的對稱性：球?qū)ΨQ柱對稱面對稱均勻帶電的球體無限長無限大點(diǎn)電荷球面帶電線柱面柱體平板平面靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）高斯面通量同心球面軸垂直于平面的柱面同軸柱面13常見的電量分布的對稱性：球?qū)ΨQ柱對稱面對稱均勻帶電的球體求電勢(1)電勢疊加法：當(dāng)電荷分布已知時(2)場強(qiáng)積分法：當(dāng)易于由高斯定理求出點(diǎn)電荷系：連續(xù)帶電體：靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）電勢零點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)求電勢(1)電勢疊加法：當(dāng)電荷分布已知時(2)場強(qiáng)積分法或電勢：導(dǎo)體是等勢體表面是等勢面

場強(qiáng)：E內(nèi)=0

E表面

表面1.導(dǎo)體的靜電平衡條件2.靜電平衡時導(dǎo)體上的電荷分布靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）電荷僅在表面，導(dǎo)體內(nèi)部無電荷或電勢：導(dǎo)體是等勢體場強(qiáng)：E內(nèi)=0電容器的能量電容器的貯能公式電場能量密度：電場能量：靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）柱對稱帶電體的電場能量的體積微元球?qū)ΨQ帶電體的電場能量的體積微元電容器的能量電容器的貯能公式電場能量密度：電場能量：靜電場畢奧-薩伐爾定律磁場疊加原理電流產(chǎn)生磁場計算載流導(dǎo)線在空間產(chǎn)生的磁場載流長直導(dǎo)線帶電圓環(huán)中心oI*畢奧-薩伐爾定律磁場疊加原理電流產(chǎn)生磁場計算載流導(dǎo)線在空間產(chǎn)電流產(chǎn)生磁場II安培環(huán)路定理穩(wěn)恒磁場是非保守場計算載流導(dǎo)線在空間產(chǎn)生的磁場長直螺線管載流長直導(dǎo)線螺繞環(huán)環(huán)流環(huán)路矩形環(huán)路圓心在導(dǎo)線上的圓環(huán)同心圓環(huán)電流產(chǎn)生磁場II安培環(huán)路定理穩(wěn)恒磁場是非保守場計算載流導(dǎo)線例：半徑為R的圓盤，面電荷密度為，以角速度繞軸旋轉(zhuǎn)，求圓盤中心的磁場向外向內(nèi)例題19例：半徑為R的圓盤，面電荷密度為，以角速度20磁介質(zhì)有磁介質(zhì)時順磁質(zhì)：磁感強(qiáng)度大于外場磁感強(qiáng)度抗磁質(zhì)：磁感強(qiáng)度小于外場磁感強(qiáng)度安培環(huán)路定理20磁介質(zhì)有磁介質(zhì)時順磁質(zhì)：磁感強(qiáng)度大于磁通量磁通量高斯定理穩(wěn)恒磁場是無源場磁通量磁通量高斯定理穩(wěn)恒磁場是無源場22

有限長導(dǎo)線的安培力載流導(dǎo)線在磁場中受力

電流微元的安培力運(yùn)動電荷在磁場中受的力長度為L的直導(dǎo)線中通過電流I，且沿著垂直于磁場的方向做切割磁場線運(yùn)動22有限長導(dǎo)線的安培力載流導(dǎo)線在磁場中受力電流微元的安培解：取一段電流元例

求如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線在均勻磁場中所受的力，已知和.PL例題解：取一段電流元例求如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線在均勻磁場PL例題任意平面載流導(dǎo)線在均勻磁場中所受的力,與其始點(diǎn)和終點(diǎn)相同的載流直導(dǎo)線所受的磁場力相同.結(jié)論：PL例題任意平面載流導(dǎo)線在均勻磁場中所受的力電磁感應(yīng)感應(yīng)電動勢感生電動勢動生電動勢計算磁場中運(yùn)動的導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方法：電磁感應(yīng)感應(yīng)電動勢感生電動勢動生電動勢計算磁場中運(yùn)動的導(dǎo)線產(chǎn)感生電場與靜電場的對比感生電場靜電場非保守場保守場由變化的磁場產(chǎn)生由電荷產(chǎn)生電場線閉合電場線不閉合26感生電場與靜電場的對比感生電場靜電場非保守場保守場由變化的磁例1：一長為的銅棒在磁感強(qiáng)度為的均勻磁場中，以角速度在與磁場方向垂直的平面上繞棒的一端轉(zhuǎn)動，求銅棒兩端的感應(yīng)電動勢。

×××××××××××××××××××××××××oP例題27例1：一長為的銅棒在磁感強(qiáng)度為的均勻磁場中×××××××××××××××××××××××××oPO

P例題28解I：

方向×××××oPO×××××××××××××××××××××××××oPO

P例題29解II：建立如圖閉合回路

方向×××××oPO自感和互感自感：無鐵磁質(zhì)時,自感僅與線圈形狀、磁介質(zhì)及N

有關(guān)。無鐵磁質(zhì)時,互感僅與兩線圈的相對位置、線圈形狀、磁介質(zhì)及N

有關(guān)?；ジ校捍艌瞿芰棵芏润w積V內(nèi)的磁場總能量自感和互感自感：無鐵磁質(zhì)時,自感僅與線圈形狀、磁介質(zhì)及N電磁感應(yīng)線圈中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度通過線圈的磁通量導(dǎo)線和線圈的互感線圈中的感應(yīng)電流線圈所受的磁場力例：無限長直導(dǎo)線中通過恒定電流I,初始時刻線圈位置固定，線圈電阻為R，距離導(dǎo)線間距為b。若線圈以勻速率V開始向右運(yùn)動，求t時刻電磁感應(yīng)線圈中心處的磁感應(yīng)強(qiáng)度例：無限長直導(dǎo)線中通過恒定電流IcId帶電粒子宏觀定向移動形成真空中是純粹的變化的電場只能在導(dǎo)體中流動依賴于只要有變化的電場就有Id傳導(dǎo)電流與位移電流的比較產(chǎn)生焦耳熱能激發(fā)磁場能激發(fā)磁場不產(chǎn)生焦耳熱IcId帶電粒子宏觀定向移動形成真空中是純粹的變化的電場只能大學(xué)物理A1總復(fù)習(xí)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院大學(xué)物理A1總復(fù)習(xí)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院34考試時間：2014.07.08下午15:00-17:00考試注意事項(xiàng)：不能作弊考試不能帶計算器，手機(jī)必須關(guān)機(jī)考試期間不能上廁所考試地點(diǎn)：H1304;H1305總成績：作業(yè)（10分）+隨堂測查（4+2）+期中考試（24分）+期末考試（60分）2考試時間：2014.07.08下午15:00-17:00質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(一)轉(zhuǎn)動慣量質(zhì)量m角加速度加速度角速度速度剛體的定軸轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動運(yùn)動定律：轉(zhuǎn)動定律：力力矩第四章剛體的轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(一)轉(zhuǎn)動慣量質(zhì)量質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(二)角動量守恒：動量守恒：角動量原理：動量定理：剛體的定軸轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動動量角動量第四章剛體的轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(二)角動量守恒：動量質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(三)動能定理：動能定理：機(jī)械能守恒：機(jī)械能守恒：剛體的定軸轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動轉(zhuǎn)動動能動能力矩的功力的功功能原理：功能原理：第四章剛體的轉(zhuǎn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動規(guī)律和剛體定軸轉(zhuǎn)動規(guī)律的對比(三)動能定理：動能定第四章剛體的轉(zhuǎn)動定軸轉(zhuǎn)動剛體運(yùn)動的描述整個剛體剛體上某點(diǎn)第四章剛體的轉(zhuǎn)動定軸轉(zhuǎn)動剛體運(yùn)動的描述整個剛體剛體上某點(diǎn)第四章剛體的轉(zhuǎn)動圓盤（轉(zhuǎn)動軸沿幾何軸）的轉(zhuǎn)動慣量桿（轉(zhuǎn)動軸為過中心的軸）的轉(zhuǎn)動慣量桿（轉(zhuǎn)動軸為過一側(cè)頂點(diǎn)的軸）的轉(zhuǎn)動慣量轉(zhuǎn)動慣量剛體的轉(zhuǎn)動慣量與以下三個因素有關(guān)：（3）與轉(zhuǎn)軸的位置有關(guān)。（1）與剛體的體密度

有關(guān)。（2）與剛體的幾何形狀及體密度

的分布有關(guān)。第四章剛體的轉(zhuǎn)動圓盤（轉(zhuǎn)動軸沿幾何軸）的轉(zhuǎn)動慣量桿（轉(zhuǎn)動軸第四章剛體的轉(zhuǎn)動剛體對定軸的角動量剛體對定軸的角動量定理剛體對定軸的角動量守恒條件以書中P121的茹可夫斯基轉(zhuǎn)椅為例說明第四章剛體的轉(zhuǎn)動剛體對定軸的角動量剛體對定軸的角動量定理剛第四章剛體的轉(zhuǎn)動力矩做功剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動動能剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的動能定理第四章剛體的轉(zhuǎn)動力矩做功剛體繞定軸轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動動能剛體繞定軸42動量守恒；角動量守恒；機(jī)械能不守恒.例：對下圖幾種情形，動量、角動量和機(jī)械能分別滿足機(jī)械能不守恒．角動量守恒；動量不守恒；動量不守恒；角動量守恒；機(jī)械能守恒第四章剛體的轉(zhuǎn)動10動量守恒；角動量守恒；機(jī)械能不守恒.例：對下圖幾種情形兩個物理量兩個基本方程高斯定理：靜電場環(huán)路定理：靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）靜電場是有源場靜電場是保守場兩個物理量兩個基本方程高斯定理：靜電場環(huán)路定理：靜電場（包括(1)利用點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式和場強(qiáng)疊加原理，通過矢量積分求場強(qiáng)。(2)在電荷分布有某些對稱性的條件下，可通過高斯定理求場強(qiáng)。求電場強(qiáng)度靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）高斯定理中通量和電場強(qiáng)度與電荷之間的關(guān)系(3)電場中任意點(diǎn)的電場強(qiáng)度等于該點(diǎn)處電勢梯度的負(fù)值.(1)利用點(diǎn)電荷的場強(qiáng)公式和場強(qiáng)疊加原理，通過矢量積分求場強(qiáng)45常見的電量分布的對稱性：球?qū)ΨQ柱對稱面對稱均勻帶電的球體無限長無限大點(diǎn)電荷球面帶電線柱面柱體平板平面靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）高斯面通量同心球面軸垂直于平面的柱面同軸柱面13常見的電量分布的對稱性：球?qū)ΨQ柱對稱面對稱均勻帶電的球體求電勢(1)電勢疊加法：當(dāng)電荷分布已知時(2)場強(qiáng)積分法：當(dāng)易于由高斯定理求出點(diǎn)電荷系：連續(xù)帶電體：靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）電勢零點(diǎn)在無窮遠(yuǎn)求電勢(1)電勢疊加法：當(dāng)電荷分布已知時(2)場強(qiáng)積分法或電勢：導(dǎo)體是等勢體表面是等勢面

場強(qiáng)：E內(nèi)=0

E表面

表面1.導(dǎo)體的靜電平衡條件2.靜電平衡時導(dǎo)體上的電荷分布靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）電荷僅在表面，導(dǎo)體內(nèi)部無電荷或電勢：導(dǎo)體是等勢體場強(qiáng)：E內(nèi)=0電容器的能量電容器的貯能公式電場能量密度：電場能量：靜電場（包括導(dǎo)體和電介質(zhì)）柱對稱帶電體的電場能量的體積微元球?qū)ΨQ帶電體的電場能量的體積微元電容器的能量電容器的貯能公式電場能量密度：電場能量：靜電場畢奧-薩伐爾定律磁場疊加原理電流產(chǎn)生磁場計算載流導(dǎo)線在空間產(chǎn)生的磁場載流長直導(dǎo)線帶電圓環(huán)中心oI*畢奧-薩伐爾定律磁場疊加原理電流產(chǎn)生磁場計算載流導(dǎo)線在空間產(chǎn)電流產(chǎn)生磁場II安培環(huán)路定理穩(wěn)恒磁場是非保守場計算載流導(dǎo)線在空間產(chǎn)生的磁場長直螺線管載流長直導(dǎo)線螺繞環(huán)環(huán)流環(huán)路矩形環(huán)路圓心在導(dǎo)線上的圓環(huán)同心圓環(huán)電流產(chǎn)生磁場II安培環(huán)路定理穩(wěn)恒磁場是非保守場計算載流導(dǎo)線例：半徑為R的圓盤，面電荷密度為，以角速度繞軸旋轉(zhuǎn)，求圓盤中心的磁場向外向內(nèi)例題51例：半徑為R的圓盤，面電荷密度為，以角速度52磁介質(zhì)有磁介質(zhì)時順磁質(zhì)：磁感強(qiáng)度大于外場磁感強(qiáng)度抗磁質(zhì)：磁感強(qiáng)度小于外場磁感強(qiáng)度安培環(huán)路定理20磁介質(zhì)有磁介質(zhì)時順磁質(zhì)：磁感強(qiáng)度大于磁通量磁通量高斯定理穩(wěn)恒磁場是無源場磁通量磁通量高斯定理穩(wěn)恒磁場是無源場54

有限長導(dǎo)線的安培力載流導(dǎo)線在磁場中受力

電流微元的安培力運(yùn)動電荷在磁場中受的力長度為L的直導(dǎo)線中通過電流I，且沿著垂直于磁場的方向做切割磁場線運(yùn)動22有限長導(dǎo)線的安培力載流導(dǎo)線在磁場中受力電流微元的安培解：取一段電流元例

求如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線在均勻磁場中所受的力，已知和.PL例題解：取一段電流元例求如圖不規(guī)則的平面載流導(dǎo)線在均勻磁場PL例題任意平面載流導(dǎo)線在均勻磁場中所受的力,與其始點(diǎn)和終點(diǎn)相同的載流直導(dǎo)線所受的磁場力相同.結(jié)論：PL例題任意平面載流導(dǎo)線在均勻磁場中所受的力電磁感應(yīng)感應(yīng)電動勢感生電動勢動生電動勢計算磁場中運(yùn)動的導(dǎo)線產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的方法：電磁感應(yīng)感應(yīng)電動勢感生電動勢動生電動勢計算磁場中運(yùn)動的導(dǎo)線產(chǎn)感生電場與靜電場的對比感生電場靜電場非保守場保守場由變化的磁場產(chǎn)生由電荷產(chǎn)生電場線閉合電場線不閉合58感生電場與靜電場的對比感生電場靜電場非保守場保守場由變化的磁例1：一長為的銅棒在磁感強(qiáng)度為的均勻磁場中，以角速度在與磁場方向垂直的平面上繞棒的一端轉(zhuǎn)動，求銅棒兩端的感應(yīng)電動勢。

×××××××××××××××××××××××××oP例題59例1：一長為的銅棒在磁感強(qiáng)度為的均勻磁場中×××××××××