刚体定轴转动理论教学中的类比法应用研究

基于刚体定轴转动和质点直线运动具有较为类似的特点,文章主要研究类比法在刚体定轴转动理论教学过程的应用。对于经典运动的两大领域——运动学和动力学,在教学实施的过程中,利用二运动数学形式上的相似性和物理量之间内在的联系,将较为难懂的转动理论中的角量与学生所熟悉的质点直线运动中的线量进行类比,借助理解质点直线运动的思维模式,深入理解刚体定轴转动的各物理量以及相应的物理规律,从而为此部分内容的教学提供一套较为可行的简易化范式。

抖空竹,说物理——中国传统游戏与大学物理教学

“抖空竹”是一项有着悠久历史的中国传统经典游戏。我们将它引入大学物理教学,挖掘其中蕴含的物理知识,包括刚体定轴转动定律、回转体进动、绳缠绕问题等,并用于课堂演示实验与互动。从物理角度探讨空竹游戏,将中国元素融入大学物理教学,集知识性、趣味性、思想性于一体,寓教于乐。这种授课模式,既加深了学生们对物理知识的理解,又弘扬了中国传统文化。

用复摆法测量刚体的转动惯量

利用复摆原理,设计了一种新型的转动惯量测定仪。经过实验,其测量数据与理论计算值相吻合,相对误差小于4%.该实验装置操作简单,结构灵活,与理论教学内容紧密相结合。该仪器还可验证平行轴定理,使学生通过实验能够深刻掌握刚体力学所要求的内容。

定轴转动带电体的全空间磁场分布

求定轴匀角速转动带电体的磁场是一类典型的静磁场边值问题。传统的解法之一是用磁矢势结合边界条件解拉普拉斯方程或泊松方程 ,其过程复杂 ,计算冗长。文章利用场的叠加原理 ,由定轴转动带电面的空间磁场分布解出定轴转动实心带电球体、带电球壳、带电无限长柱体、带电无限长圆筒的空间磁场分布 ,并进行相应的讨论和分析。

任意四边形刚体平板绕质心轴的转动惯量公式

给出了确定任意四边形匀质平板的质心的一种平面几何作图法;并成功地推导出任意四边形刚体平板绕质心轴的转动惯量公式,其特例恰与已知结论相符.

三维运动测量和分析方法及其在人体脊柱运动研究上应用

本文应用电测技术和刚体运动学原理,提出了一个三维运动测量和计算方法。该方法成功地用于人体腰椎活动节段的三维运动研究。实验结果表明,本文提出的方法不但可以满足离体腰椎活动节段三维运动测量和分析的要求,而且其原理同样适用于测定人体其它骨骼的三维运动变化。

定轴转动中打击中心位置分析

刚体定轴转动的打击中心是一个很重要的力学概念,但在很多《大学物理》教材中都没有介绍.本文以一根质量均匀分布的细杆绕端点作定轴转动为例,首先从动力学的角度,分析刚体的受力和力矩,根据动力学方程,分别计算出打击中心位置;然后从运动学角度出发,以转轴O点的切向速度和切向加速度等于零为条件,再分别寻找打击中心的位置.计算结果表明:上述4种方法得出的刚体打击中心位置是相同的.最后简介刚体打击中心在体育运动、日常生活中一些应用.

常用均匀刚体的转动惯量的求法讨论

利用不同刚体间在形状方面的联系 ,由其中某种刚体的转动惯量的表达式可求出其它相关刚体的转动惯量 .在使用中 ,只需要记忆很少几个公式 .

巧算常见均质旋转体对母线的转动惯量

运用惯量张量法及平行轴定理,较方便地计算常见均质旋转体(圆锥、圆台)对母线的转动惯量,而均质圆柱对母线的转动惯量可以作为一特例给出.

刚体做平面平行运动时动量矩定理对瞬时轴成立的条件

采用极迹的几何方法 ,导出了刚体做平面平行运动时 ,坐标原点取在瞬时中心 ,其转轴过瞬心且垂直于参考面时动量矩定理本来形式d(Iwz)dt =Mz 成立的条件 。

刚体定点转动代数讲法的教学实践

代数是人们描述自然规律的一个极为重要的数学工具,但它自身的抽象性又使得初学者很难掌握这一数学工具。理论力学是物理系本科生的第一门理论课程,对运用数学工具处理物理问题的训练明显较普通物理加强。我们尝试在理论力学课的刚体力学一章采用代数讲法,从而使抽象的数学理论与具体的物理图像有了直接的对应,并为后续专业类课程学习打下了良好的基础。

刚体转动惯量的一种新型测量法——复摆法

利用复摆定轴转动原理和刚体平行轴定理设计的一种新型转动惯量测定仪。经过实验测定,其测量数值与 理论数值符合较好,相对误差小于2％。

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.

用分析法确定刚体的惯量主轴

刚体力学中,确定刚体的惯量主轴,可以简化计算,还有利于研究刚体的性质和运动规律,这样,如何确定刚体的惯量主轴就显得尤为重要。由惯量主轴的定义出发,经过严格的推导,得出用分析法确定惯量主轴的方法和步骤。这种方法适用范围广,具有普遍性,尤其是对没有明显对称性的问题更加适用。

刚体平动和刚体定轴转动中力学问题的对比研究

刚体转动一直是普通物理学中的重点和难点。质点运动的相关知识学生都比较熟悉,但是刚体的转动却是首次接触。由于对质点运动的描述和对刚体转动的描述有一定的相似性,而且质点运动和刚体转动的一些定律和定理也有很大的相似程度,因此可以在已有的质点运动知识的基础上,来理解刚体转动的相关知识。

刚体转动惯量计算方法研究

转动惯量是量度刚体转动惯性大小的物理量,类似于牛顿力学中的惯性质量,但比起质量来说,转动惯量并不是那么易于计算和测量。从刚体转动惯量的定义入手,通过几种简单形状刚体的转动惯量计算,来加深对定积分数学知识的理解。

三种分析定轴转动刚体轴上附加压力的教学方法对比研究

定轴转动刚体轴上附加压力的分析和计算是教学中的一个重点,同时也是学生理解的难点.现行教材[1]和文献[2]分别从不同的出发点对该问题进行了阐述,但在应用时均存在一定的问题.而结合实际教学经验,从刚体整体的角度对此问题进行分析,则可避免二者存在的不足.

任意四边形刚体平板绕质心轴的转动惯量公式

本文给出了任意四边形刚体平板绕其质心轴的转动惯量公式 ,并在极限情形及对称条件下给出若干推论 ;均与已知结果相吻合 .

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.

中国北方传统石碾的力学特点

指出北方石碾是一种在古籍和今天的科技史资料中均记述甚少而具有独特机械性能的传统粮食加工器具 ,初步分析了它的力学特点和加工特征 ,并提出了进一步分析研究的几点思考。