物理知识建构表.docx

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1、物理知识建构表（3）刚体力学知识建构刚体力学——物理概念或物理量物理概念或物理量名称符号过程量/状态量定义刻画（或表达）什么相关的物理量与相关物理量的关系对轴的力矩M过程量一刚体绕顶轴z转动，力F作用在物体上一点P，则力F在转动平面内的分力，则对定轴的力矩M即为F与矢径r的向量积。刻画了力作用在顶轴转动的物体上时，产生的力矩。矢径r，作用力FM=r×F刚体定轴转动的角速度ω过程量一刚体绕顶轴z转动时，物体上的点做圆周运动的角位移和时间的比值，即为刚体定轴转动的角速度。刻画了定周转动的物体上点角位移变化的快慢。角位移，时间ω=dθdt刚体定轴转动的角加速度α过程量一刚体绕顶轴z转动时，某一时刻

2、物体上的点做圆周运动的角速度元dw和时间微元dt的比值，即为刚体定轴转动的角加速度。刻画了定周转动的物体上点角速度变化的快慢。角速度，时间α=dωdt线密度（质量）λ状态量单位长度内的质量质量对长度的微分dmdlλ=dmdl面密度（质量）σ状态量单位面积内的质量质量对面积的微分dmdsσ=dmds体密度（质量）ρ状态量单位体积内的质量质量对体积的微分dmdvρ=dmdv动量臂d状态量Rsinθd=rsinθ转动平面各质点圆周运动形成的平面质点转动时所处的地点转轴与转动平面垂直角速度矢量L状态量物体运动的角速度以及方向物体转动的快慢以及方向vv=ωr转动惯量J状态量J=∑miri^2,其中，m

3、i为质点的质量，ri为质点到转轴的距离刚体在转动中惯性的量度刚体的质量，形状和转轴位置J=∑miri^2转动动能Ek状态量组成刚体的各质点动能之和转动惯量J，转动速度wEk=1/2(Jw^2)定轴转动刚体的角动量L状态量刚体中个质点对轴的角动量的矢量和刻画了一种刚体质心系统运动的状态。即与位置矢量和动量都有关系的一种状态。科里奥利力F过程量旋转体系，我们认为有一个驱使质点运动轨迹形成曲线的假想力；刻画了旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移离心力F过程量使物体远离旋转中心的一种惯性力刻画了物体远离旋转中心的趋势角速度、质量、半径F=mrω2线速度、质量、半径F

4、=mv2r向心加速度F=-ma角加速度F=-mrα元功dW过程量力在元位移上的功称为元功刻画了极小位移内力做的功功率P=dWdt功率P状态量功与完成这些功与所用时间的比值刻画了物体做功的快慢功功率用来量度做功的快慢瞬时功率P状态量当△t→0是平均功率的极限刻画了物体某一时刻做功的快慢功P=dWdt平均功率P过程量一个过程中物体所做功的多少与所用时间的比值刻画了物体在某一过程中做功的平均快慢功P=Wt质心m状态量质点系质量分布的平均位置描述了该质点系的质量分布各质点的质量m，质点相对某固定点的矢径r，质心的矢径rcrc＝mirimi质心速度V状态量在惯性系中质点系整体运动的速度刻画了质点系运动

5、的速度质点系整体运动的速度v’V=v’刚体一个物体中任意两个质点之间的距离在运动过程中都保持不变平动在一个运动过程中，刚体内描述了刚体的平动质点的位F=ma部任意两个质点之间的连线的方向始终不变移，速度，加速度，作用在物体上的合外力转动在一个运动过程中，刚体上所有的质点均绕同一直线做圆周运动描述了刚体的定轴转动转动平面M，质点的矢径r，角速度w，角加速度aV=rw法向加速度at=ra切向加速度an=rw2质点系由若干个质点组成的系统外力F外各质点间的相互作用力F内F合=F外+F内内力F内状态量质点系中各质点彼此之间的相互作用力描述了质点系中各质点间的相互作用力各质点受到的内力FiF内=∑Fi

6、外力F外状态量质点系中各质点受到的系统外的物体对它们的作用力描述了质点系受到的外力各质点受到的外力FiF外=∑Fi应力σ状态量材料发生形变时其内部产生了大小相等但方向相反的反作用力抵抗外力，把分布内力在一点的集度.描述了物体由于外因（受力、温度变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置ΔFj表示在j方向的施力；ΔAi表示在i方向的受力面积σ=ΔFj/ΔAi摩擦力偶矩M状态量摩擦力和摩擦力臂的乘积；其中r是从转动轴到力的矢量描述了物体的一种受影响状态摩擦力；力臂M=f×r转轴状态量物体转动所绕的轴刻画了刚体定轴转动

7、的特点线应变ε状态量在直角坐标中所取单元体为正六面体时，三条相互，垂直的棱边的长度在变形前后的改变量与原长之比物体受力产生变形时，体内各点处变形程度一般并不相同。用以描述一点处变形的程度的力学量是该点的应变。转心O状态量物体转动所绕的中心表达了刚体定点转动的特征几何中心O状态量只有规则的图形才有几何中心，而每个几何图形都有几何重心，当为均匀介质的规则几何图形时，重心就在几何中心。力矩的功A过程量当刚体转动时，