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1、.角动量守恒定理及其应用摘要:角动量这一概念是经典物理学里面的重要组成部分，角动量的研究主要是对于物体的转动方面，并且可以延伸到量子力学以、原子物理及天体物理等方面。角动量这一概念畴系统的介绍的力矩、角速度、角加速度的概念，并且统筹的联系到质点系、质心系、对称性等概念。关键词:角动量；力矩；角动量守恒；矢量；转动；应用AngularmomentumconservationtheoremsandtheirapplicationAbstract:Angularmomentumtotheconceptofclassicalphysicsthereisanimportantcomp
2、onentofangularmomentumofresearchmainlyfortherotation,andmayextendtothequantummechanicsandphysicalandintheastrophysical.angularmomentuminthecategoricalsystemofthepresentmoment,theangularvelocity,theconceptsofangularaccelerationandco-ordinationoftheparticle,thequalityofheart,symmetry,andconc
3、epts.Keywords:Angularmomentum;Torque;Conservationofangularmomentum;Vector;Turn;application.引言在研究物体运动时,人们经常可以遇到质点或质点系绕某一定点或轴线运动的情况。例如太阳系中行星绕太阳的公转、月球绕地球的运转、物体绕某一定轴的转动等,在这类运动中,运动物体速度的大小和方向都在不断变化,因而其动量也在不断变化。在行星绕日运动中,行星受指向太阳的向心力作用,其运动满足角动量守恒。我们很难用动量和动量守恒定律揭示这类运动的规律,但是引入角动量和角动量守恒定律后,则可较为简单地描述这类
4、运动。..角动量可从另一侧面反映物体运动的规律。事实上,角动量不但能描述宏观物体的运动,而且在近代物理理论中,角动量对于表征状态也必不可少。角动量守恒定律在经典物理学、运动生物学、航空航天技术等领域中的应用非常广泛。角动量在20世纪已成为继动量和能量之外的力学中的重要概念之一。1.力矩在物理学里，力矩可以被想象为一个旋转力或角力，导致出旋转运动的改变。这个力定义为线型力乘以径长。依照国际单位制，力矩的单位是牛顿-米[1]。1.1对定轴的力矩图1刚体对轴的力矩如图1所示，一刚体绕定轴转动（只画出了刚体一部分），力作用在刚体上点，且力的方向在点的转动平面。如果力不在转动平面，可
5、以把分解为沿轴方向的分力和在转动平面的分力。轴向分力是要改变轴的方向，在定轴转动中会被定轴的支撑力矩抵消而不起作用，所以我们可以只考虑在转动平面分力的作用，以后我们也只讨论力在转动平面的情况。设点的转心为，径矢为。通常把力对定轴的力矩定义为一个矢量 （1）它的大小为 （2）或 （3）其中称为力对轴的力臂，为力的切向分量。由（3）式可知，力矩矢量的方向是矢径和力矢积的方向。图中的力矩矢量的方向向上。在刚体的定轴转动中，力矩矢量的方向只有沿着轴和逆着轴两个方向。我们把沿轴的力矩叫做正力矩，逆着轴的力
6、矩叫做负力矩，这是力矩的标量表述。可以证明，力对定轴的力矩不过是力对轴上任一定点的力矩在轴方向的分量，所以它们的讨论和表示方式才如此相似。若作用在点的力不止一个，即是一个合力，则该点所受合力的力矩等于各分力力矩之和。简要证明如下：按（1）式，合力的力矩 (4)其中为各分力的力矩，证毕[2]。..1.2作用力矩和反作用力矩由于作用力和反作用力是成对出现的，所以它们的力矩也成对出现。由于作用力与反用力的大小相等，方向相反且在同一直线上因而有相同的力臂，见下图，所以作用力矩和反作用力矩也是大小相等，方向相反，其和为零。 (5)2.角动量
7、的概念刚体的转动惯量和角速度的乘积叫做刚体转动的角动量，或动量矩，代号，SI单位千克二次方米每秒，符号kgm2/s。角动量是描述物体转动状态的物理量。如果对于某一固定点,质点所受的合外力矩为零,则此质点对该固定点的角动量矢量保持不变。(质点角动理守恒定律)如果一个质点系所受的合外力矩等于该质点系的角动量对时间的变化率(力矩和角动量都相对于惯性系中同一定点)。(质点系的角动量守恒定理)角动量是矢量。角动量角动量在物理学中是与物体到原点的位移和动量相关的物理量，角动量在经典力学中表示为到原点的位移和动量的叉乘，通常写做
