描述刚体整体运动的物理量有哪些

‘壹’ 刚体绕固定轴转动时哪个物理量是转动状态改变的原因

力矩是改变转动状态(即产生角加速度) 的原因。力对物体的力矩越大，表示这个力能使物体越容易发生转动。
力矩是改变转动物体的运动状态的物理量，门、窗等转动物体从静止状态变为转动状态或从转动状态变为静止状态时，必须受到力的作用。但是，我们若将力作用在门、窗的转轴上，则无论施加多大的力都 不会改变其运动状态，可见转动物体的运动状态和变化不仅与力的大小有关，还与受力的方向、力的作用点的影响有关。力的作用点离转轴越远，力的方向与转轴所在平面越趋于垂直，力使转动物体运动状态变化得就越明显。物理学中力的作用点和力的作用方向对转动物体运动状态变化的影响，用力矩这个物理量综合表示，因此，力矩被定义为力与力臂的乘积。力矩概括了影响转动物体运动状态变化的所有规律，力矩是改变转动物体运动状态的物理量。

‘贰’ 大学物理刚体

刚体运动学
刚体模型

刚体是一个特殊的质点系， 刚体上任意两质点间距离保持不变。

刚体模型可以看成是现实中劲度系数极大的物体的抽象化，这类物体本身的形变对其运动的影响可以忽略，比如一个篮球，当其与地面碰撞时必然会产生形变，但这个形变对其运动的印象是微乎其微的（有些人认为，如果忽略形变，那么弹力怎么解释？我个人对刚体模型的理解是，刚体虽然忽略了形变，但是保留了由形变而产生的弹力）， 我们完全可以将其抽象成一个具有一定质量分布的刚体球，考察它在与地面时，地面摩擦力和弹力对它的影响。

刚体模型具有两个显然的性质：

（1）刚体上任意两点的速度沿两点连线方向的分量相等

（2）刚体内任意两质点间的一对相互作用力做功始终为零

刚体的平动与转卖含动，刚体运动的自由度

平动：保持了刚体上任意两陪配消点间的连线矢量方向不变的运动。刚体平动的特征是，刚体上任意两点的速度始终相同，加速度始终相同，因此在描述刚体平动时只需选择刚芦知体上的一点即可，通常我们选择质心作为描述对象。

转动：围绕刚体上某一点（轴）的旋转运动。刚体的转动可以分为定点转动（绕一点）和定轴转动（绕一轴）。

刚体任意运动可以被分解为刚体的一次平动与绕某一点的转动的叠加。

完全自由的刚体拥有六个自由度：三个平动自由度和三个转动自由度。

刚体的定轴转动

刚体围绕空间中一个固定轴转动的运动叫做刚体的定轴转动，定轴转动只有一个自由度，可以用一个参量角速度 \vec \omega 来完全描述一个定轴转动，设刚体上任一点 i 到转轴的距离为 \vec {r_i} ，方向背离转轴，则该点的速度 \vec {v_i}=\vec \omega \times \vec {r_i} ，加速度 \vec {a_i}=\frac {d\vec \omega}{dt}\times \vec {r_i} + \vec\omega \times (\vec\omega \times \vec {r_i}) ，其中第一项为切向加速度，第二项为法向加速度（向心加速度）。

刚体的平面运动

刚体上任一点的运动都限制在同一平面上的运动称为刚体的平面运动，显然此时所有的平面都平行，我们只需要研究刚体在某一平面上投影的运动即可，该被选定的平面被称为“基面”，选定基面上一个随刚体运动的点为“基点”，于是刚体的平面运动可以分解为基点的平面运动与刚体绕基点的转动，故刚体的平面运动具有三个自由度。穿过基点与基面垂直的轴为“基轴”。刚体的平面运动可以由基点速度 \vec {v_c} 与绕基点转动角速度 \vec \omega 确定，此时刚体让任一点 i 到基点的位置矢量为 \vec {r_i} （方向背离基点），则该点的速度表示为 \vec {v_i} = \vec {v_c} + \vec{ \omega} \times \vec {r_i} ，加速度表示为 \vec {a_i} = \vec {a_c} + \frac {d\vec \omega}{dt}\times \vec {r_i} + \vec\omega \times (\vec\omega \times \vec {r_i}) 。

刚体角速度矢量的唯一性

刚体在任意运动中的任意时刻具有唯一的角速度矢量，这个角速度矢量会随刚体的运动而变化，但在任意时刻，始终唯一确定，角速度矢量是属于刚体整体的物理量，源自于刚体本身的性质。

‘叁’ 刚体转动惯量是什么

刚体转动惯量如下。

刚体定轴转动中的转动惯量，其地位相当于刚体平动中的质量，是衡量刚体抵抗旋转运动的惯性的物理量。或者理解为质量的转动形式。

转动惯量是表征刚体转动惯性大小、衡量刚体抵抗旋转运动的惯性的物理量。其地位相当于刚体平动中的质量，它与刚体的质量以及质量相对于转轴的分布有关。

物理意义

直接理解转动惯量比较抽象，但是我们可以用我们最常见、最直观的质量来做类比。如果我们用同样的力在两个质量不同的物体上作用，质量重的那个物体速度变化慢。

因此质量的物理意义为可以反映出物体平动状态下的惯性：质量越大，则惯性越大，即越难改变平动运动时它的运动状态（从静止开始，质量大的物体比质量小的物体更难被加速）。同理，如果我们用同样的力矩（使物体平动的叫力，使物体转动的叫力矩）作用在物体上想让它转动。

不同的物体转动的角速度变化（类似于平动中的加速度）的快慢也不同，影响角速度变化快慢的这个因素就是转动惯量。即转动惯量反映物体转动下的惯性：转动惯量大的物体角速度难于被改变。

‘肆’ 运动的基本物理量有哪些,如何计量

描述运动的物理量不少。我们今天重点讲三个。第一是位移。第二是速度。第三是加速度。

重点要记住的就是三句话：

1.位移是由初位置到末位置的有向线段；

2.速度等于位移比时间；

3. 加速度等于速度变化量比时间。

下面我们一一具体讲解。

1.位移和路程是一组概念。

位移是指由初位置到末位置的有向线段。这个线段的长度就是位移的大小。这个线段的方向就是位移的方向。位移是矢量，遵循矢量合成的法则。

路程是指物体运动轨迹的长度。是标量，遵循代数运算法则。

例1：一位同学沿着学校的操场（一圈400米）跑步。

跑一圈路程是400米，位移是0.

例2：下图为我大学同学参加毕业30年聚会的返程行车记录。

路程是图中蓝色轨迹的长度，是233.49km。

你可以想象那（轨迹）是一根蓝色的弯弯曲曲的细线，把它捋直了用皮尺来测量，得到的结果就是路程。

也可以想象“路程”是我们用米尺一小段一小段地测量，然后全部加起来得到的。

图中红色线段对应的实际长度就是“位移”的大小。红色箭头所指的方向就是“位移的方向”。

例3：一个人向东走了3米，又向北走了4米。求他的位移和路程。

解答：路程是7米。

位移大小为5米，方向东偏北53°。

2.速度等于位移比时间。

（1）在匀速直线运动中，速度是不变的。等于任意一段位移比对应的时间。

（2）在变速直线运动中，速度是变化的。我们用平均速度粗略地描述运动的快慢。

平均速度等于位移与对应的时间的比值。

例1：一个运动员在百米赛跑中，测得他在50米处的速度是6m/s，16s末到达终点时的速度为7.5m/s，则他在全程内的平均速度为______m/s．

例2：物体通过两个连续相等位移的平均速度分别为v1=10m/s，v2=15m/s，则物体在这整个运动过程中的平均速度是（）

A．13.75m/s B．12.5m/s C．12m/s D．11.75m/s

在日常生活中，有时我们提到的“速度”严格来讲是“平均速率”，等于路程和时间的比值。

比如我大学同学参加毕业30年聚会的返程行车记录里面的55.26km/h就是平均速率。

（3）瞬时速度。它可以精确地描述运动的快慢。它的定义仍然是位移比时间。只不过在这里，时间是趋近于零的一小段时间。是取了极限的。

瞬时速度的大小叫瞬时速率。瞬时速度的方向就是运动方向。

我们可以这样来理解瞬时速度：比如，我们想知道在百米跑中运动员撞击红线那一瞬间的速度。我们可以测出运动员经过离红线10米的距离所用的时间，将这段时间的平均速度粗略地当作撞击红线的瞬间速度。接下来，我们把距离缩短9米、8米……1米，这样算出的平均速度就越来越接近那个真实的“冲刺速度”了。

3.加速度

加速度描述的是速度变化的快慢。它等于速度的变化量与时间的比值。

加速度又可以称为速度变化率。

（1）速度变化量等于末速度减初速度。是两个矢量的差。

用公式表达为：Δv=（vt-v0），其中v0是初速度，vt是末速度。

由上图的例子可以看出：速度变化量的大小和方向与初速度或者末速度的大小和方向都没有直接的关系。

（2）“速度、速度变化量、加速度”三者的比较

（3）怎么理解变化率？

变化率是指单位时间的变化量，表示变化的快慢。

我比较喜欢举同学们长个的例子。很多同学的家长都会记录孩子每年身高增长多少。这就是“身高的年增长率”。同学们可以问问家长，据他们的观察记录：你哪个阶段长得最快？

‘伍’ 描述物体运动物理量有哪些

速度是描述物体运动状态的物理量。加速度是描述物体运动状态改变快慢的物理量。速度和加速度都是矢量。

‘陆’ 怎么描述一个平面运动刚体的动量

平面刚体的运动可以分解为质心的平动和绕质心的转动，前者适用动量描述，后者则使用角动量这一概念描述。质点角动量定义为mv*L（此处为叉乘），刚体的角动量是各部分角世隐动量之和，更普遍用Jw表示，J为转动惯量，w为角速度。具体内容搜档厅推荐去学习角动量，不过我在学习过程中发现角动量和动量公式可以进行联想
，只需要物理量对应即可。质蠢答量对应转动惯量，位移对应角度，速度对应角速度，加速度对应角加速度等，这样更方便理解。

‘柒’ 动力学的三大基本公式是什么

动力灶物学普遍定理是质点系动力学的基本公式，它包括动量定理、动誉辩亏量矩定理、动能定理以及由这三个基本定理推导出来的其他一些定理。动量、动量矩和动能是描述质点、质点系和刚体运动的基本物庆神理量。作用于力学模型上的力或力矩，与这些物理量之间的关系构成了动力学普遍定理。
动量矩定理:F=ma（合外力提供物体的加速度）;
动能定理:W=1/2mV^2-1/2mv^2（合外力做的功等于物体的动能的改变量）;
动量定理:Ft=mV-mv（合外力的冲量等于物体动量的变化量）。

‘捌’ 描述运动分别有哪些物理量

第一,速度,方向
第二,路睁凳颤程,位移,时粗和间.
第三,加速度,位悉败移,时间.
第四,平均速度.
还有动能,动量,冲量等等

‘玖’ 现在八个描述运动的物理量位移路程时间瞬时速度平均速度速率速度变化量加速度

质点 ：有质量而不计形状和大小的物质可看成为质点.
参考系：为了描述物体运动的规律,为确定物体的位置、位移被选作参考的物体或物体群,称为参考系.
位移：用位移表示物体(质点)的位置变化.为从初位置到末位置的有向线段,其大小与路径无关,方向由起点指向终点.它是一个有大小和方向的物理量,即矢量.
路程：路程是质点运动轨迹的长短.
位移 :表示物体(质点)的位置变化.为从初位置到末位置的有向线段,其大小与路径无关,方向由起点指向终点.它是一个有大小和方向的物理量,即矢量.
时刻：是时间轴上的一点.
时间:（物理学定义）时间是事件发生到结束的时刻间隔.
平均速度 ：平均速度是指在某段时间内物体运动的位移与所用时间的比值
平均速率：物体通过的路程和通过这段路程所用时间的比
瞬时速度： 运动物体在某一时刻或某一位置时的速度,叫做瞬时速度（简称速度）.
加速度:是速度变化量与发生这一变化所用时间的比值（△V/△t）,是描述物体速度改变快慢的物理量,通常用a表示,单位是m/s^2.加速度是矢量,它的方向是物体速度变化（量）的方向,与合外力的方向相同.
斜率：表示一条直线相对于横坐标轴的倾斜程度

‘拾’ 动力学的三大基本公式是什么

1、动量矩定理

动力学普遍定理之一，它给出质点消岩察系的动量矩与质点系受机械作用的冲量矩之间的关系。

2、动能定理

动能具有瞬时性，是指力在一个过程中对物体所做的功等于在这个过程中动能的变化。动能是状态量，无负值。

合外力(物体所受的外力的总和，根据方向以及受力大小通过正交法能计算出物体最终的合力方向及大小) 对物体所做的功等于物体动能的变化，即末动能减初动能。

动能定理一般只涉及物体运动的始末状态，通过运动过程中做功时能的转化求出始末状态的改变量。但是总的能是遵循能量守恒定律的，能的转化包括动能、势能、热能、光能（高中不涉及）等能的变化。

3、动量定理

如果一个系统不受外力或所受外力的矢量和为零，那么这个系统的总动量保持不变，这个结论叫做动量守恒定律。

(10)描述刚体整体运动的物理量有哪些扩展阅读：

质点动力学有两类基本问题：

1、已知质点的运动，求作用于质点上的力。

2、已知作用于质点上的力，求质点的运动。

求解第一类问题时只要对质点的运动方程取二阶导数，得到质点的加速度枣锋，代入牛顿第二定律，即可求得力；求解第二类问题时需要求解质点运动微分方程或求积分。