2019-03-31角动量by辛孝刚

知识点

动量的直观感受
- 碰撞模型
- 匀速圆周运动的模型
角动量的直观感受
- 圆周运动速度变化的模型
质点的角动量
- 质点对原点O的角动量
  - 方向：半径方向与速度方向叉乘的方向
  - 大小： $r\cdot v \cdot sin\theta$
- 例子：匀速圆周运动的角动量
- 例子：一般运动的角动量（径向运动，切向运动）
简单组合体的角动量
刚体的角动量
- 转动惯量
类比法理解平动与转动

表达题

努力建立直观图像比记忆公式更能培养你的能力。“角动量的大小”代表转动的趋势：角动量越大，代表转动趋势越大；角动量为零，代表没有转动。则图中，角动量最大的运动(这四个速度，大小相等、方向不同)是

解答：把速度沿着法向(半径方向)和切向(转动方向)分解，切向分量代表转动。

角动量的数学定义是 $\vec{L}=\vec{r}\times m\vec{v}$ 。(1)直观法：先找到转动趋势的方向，拿出右手，按照转动的方向握好，大拇指的方向就是角动量的方向。(2)矢量叉乘法：首先， $\vec{r}$ 和 $m\vec{v}$ 构成了一个平面， $\vec{L}$ 的方向必然垂直于该平面。拿出左手，四指从 $\vec{r}$ 到 $m\vec{v}$ 握过去(锐角)，大拇指的方向就是角动量的方向。关于这些说法，正确的是

解答：右手!右手!右手!重要的事情说三遍。

角动量比动量更便于描述圆周运动。在匀速率圆周运动中，快速计算下，随着时间的变化，动量变化吗？角动量呢？

解答：动量时刻变化因为速度方向改变角动量不发生变化因为力矩方向和大小都未变化

某质量为 $m$ 的质点做圆周运动，半径为 $r$ ，速率为 $v$ ，则角动量的大小为

解答： $L=r \cdot m \cdot v$

请借助与平动类比：平动的动量为质量和速度之积。某刚体的转动惯量为 $I$ ，角速度为 $\omega$ ，则角动量的大小、转动动能的大小(请借助类比法猜测)分别为

解答：平动：质量，速度，动量，动能分别与转动的转动惯量，角速度，角动量，转动动能是对应的。公式很神似。

转动惯量的公式是 $I=\sum_{i}m_{i}r_{i}^{2}$ 。结合该公式，请思考图中(四个小球质量相同，用轻杆相连，构成一个刚体)各种情形下转动惯量的大小

解答：转动惯量的大小与各个质元与轴的距离有关。质量分布离轴越远，转动惯量越大。

关于刚体对轴的转动惯量，下列说法中正确的是
- 只取决于刚体的质量,与质量的空间分布和轴的位置无关
- 取决于刚体的质量和质量的空间分布，与轴的位置无关；
- 取决于刚体的质量、质量的空间分布和轴的位置
- 只取决于转轴的位置，与刚体的质量和质量的空间分布无关。
  C

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