比较教学法在刚体力学中的应用

本文通过刚体力学与质点力学的对比,例如刚体的转动惯量和质点的质量的比较,及刚体转动的力学定理和质点平动的力学定理的比较,探索了比较教学方法在大学物理中的应用。合理的利用比较教学方法,一方面可以调动学生的学习积极性,另一方面便于学生理解较难的物理概念和物理定理。     

转动定律的矢量推导

在目前常用的普通物理力学教材中,推导刚体绕固定轴转动的转动定律时,多数教材采用了如下的方法:从刚体是不变质点组出发,对刚体中每一质元应用牛顿第二定律出动力学方程式(标量式),再计算每一质元所受的力矩,将所有这些方程式相加,导出转动定律M=Iβ(标量形式),最后指出M、β都是矢量,从而引出转动定律的矢量表示式M=Iβ。这种推导方法有很多优点,例如:推导的物理图象清晰;揭示了刚体运动与刚体中每一质元运动的关系;学生容易接受等。但是,从转动定律是矢量规律的角度看,在推导过程中     

质心概念教学研究

质心,无疑是质点组力学和刚体力学中的一个极其重要的概念。如何阐明质心的物理实质,不能简单地从定义出发,在教学中必须认真坍究。目前的普通物理力学教材中,一般地是采用定义的方法。即 (1) 设有n个质元组成的质点组,对第i个质元依牛顿第二定律有是来自质点组外作用到第i个质元上的外力,是质点组内第i个质元外的其它质元作用到第i个质元上的力的矢量和。对每个质元都有类似(1)式的运动方程。把所     

刚体的转动惯量与惯量椭球

在刚体动力学中,有大量的篇幅研究刚体的转动问题,无论是定轴转动、平面平行运动,还是绕定点的转动,其动力学方程中均含有转动惯量。转动惯量在刚体力学中的地位,与质量在质点力学中的地位相当,应用较为广泛。为了形象地表示刚体对通过定点的任一轴的转动惯量,在刚体力学中,引人了惯量椭球这个物理量。惯量椭球比较抽象,空间性较强,难于理解。本文目的在于帮助函授生深人理解和正确掌握这两个物理量。1转动惯量1．1刚体对轴的转动惯量一个质点绕某轴的转动惯量,由质点的质量m与质点到转轴的垂直距离的平方的乘积来表示,刚体是一…     

论质点力学规律的近似性

质点的力学规律不能绝对成立，只能近似成立，质点的近似力学规律，是双质点系统的相对力学规律在一定条件下的近似使用形式。     

浅谈几个物理量的相似性

众所周知,我们在学习和掌握质点力学知识的基础上,很容易分析和确立刚体转动(尤其是定轴转动)的有关物理概念和运动规律。因为它们之间存在着一一对应的关系。如刚体定轴转动(特别是匀速转动和匀加速转动)的角量描述与质点运动的线量描述的对应关系;刚体转动定律与质点的牛顿第二定律的对应关系;刚体转动动能、力矩的功与质点运动的动能、外力的功之间的对应关系;刚体定轴转动时的角动量原理、角动量守恒律与质点的角     

用质点组动能定理分析刚体平面平行运动

介绍求解刚体平面平行运动问题的另一种方法──用质点组动能定理取代角动量定理，并推导出质点组动能定理在刚体平面平行运动中的几种不同表达式。     

解一类连接体问题的等效方法

利用转动定律，对刚体力学中一类关于定滑轮上质点连接体的动力学问题，给出一种等效求解方法。     

力学的基本概念（2）——动量是双质点系独有的力学量

动量是双质点系在连线方向所具有的力学量,动量的定义式只能取双质点系的一个质点为参考系.只有牛顿力作用的动量定理是作定向运动的双质点在连线方向上的一种力学规律.     

力学的基本概念（4） 惯性系力学规律的非客观性

用实例说明惯性系力学规律没有实际的参考物;导出有参考物的双质点的相对力学规律;分析从相对力学规律到惯性系力学规律时参考物应具有的客观上不存在的＂条件＂;找出牛顿用实验的方法得出惯性系力学规律的客观原因.     

被约束刚体连续运动的充分必要条件

在判别约束下刚体能否运动的约束功率判据的基础上，提出了“约束加功率”这一概念，并将“约束加功率为零”作为区分被约束刚体暧时运动与连续运动的数学判据。给出了被约束刚体连续运动的充分必要条件，揭示了暧时运动机构的机械学本质。     

一类带附加装置的特殊刚体的稳定性分析

研究一类带有附加装置的特殊刚体的稳定性,通过寻找合适的Poisson结构及Hamilton函数,将刚体的运动方程转化为广义Hamilton系统.运用能量Casimir函数法分析得知,这类刚体的运动在一定条件下是稳定的.     

论连续体力学中的刚体运动下的不变性条件问题

对于诸多学者在推导连续体力学基本定律和方程时要用刚体运动下的不变性条件问题提出质疑,并从作者建立的较为完整的能量守恒定律推导出一系列新的基本守恒方程.     

关于刚体位移矩阵

本文比较深入地探讨了机构分析与综合中应用广泛的刚体位移矩阵。从刚体运动分解的基本概念出发．阐明了它的由来，明确指出该矩阵中所有元素之值与刚体位移的确定关系，与所取刚体上参考点的位置无关；证明了其末列列向量恒等于刚体上初始位置与坐标原点重合之点的位移向量。据此．进一步阐明了刚体位移矩阵与螺旋矩阵的同一性及其与坐标变换矩阵的关系。文末有一数字实例说明应用刚体位移矩阵计算刚体空间位移的螺旋运动参数。     

从匀速圆周运动谈刚体的定轴匀速转动

从物体的平衡条件出发,证实了质点做匀速圆周运动是处于非平衡状态。而刚体绕定轴做匀速转动时,组成刚体的所有质点都在绕定轴做匀速圆周运动,但文献都将其列入平衡状态。本文通过分析证明刚体绕定轴匀速转动处于平衡状态述需增加特定条件。     

带中心刚体的旋转柔性件有限段建模

针对具有中心刚休带有柔性梁附件的刚柔耦合系统,介绍了基于Kane动力学方程的多体动力学理论,并应用有限段建模方法以过类刚柔耦合系统建立了动力学方程,体现了梁类附件的柔性效应,反映了系统内部耦合产生的非线性特征,并呈现大范围运动所产生的动力刚化现象,分析表明,所研究的建模方法比较完整,真实地反映了此类系统在大范围运动古的动力学特性,并具有较高的精度。     

基于四元数的刚体姿态调节问题

给出了用四元数表示的刚体姿态调节问题的两种控制规律，首先利用反馈非线性化方法，给出一种不含非线性扭矩项，仅由四元数和角速度的线性组合构成的控制规律，该控制律与刚体惯性参数无关，因而具有一定的鲁棒性，并证明在一定条件下闭环系统是指数渐近稳定的，其次重新研究了刚体姿 态控制问题固有的无源性，并利用这种新的无源性设计了一种仅利用姿态四元数而无需用角速度测量作为反馈的控制规律，与现有的四输入/四输出无源系统相比，这里的严格无源系统的动态控制器仅是三输入/三输出的，有效地减少了实时计算所需的时间。     

主丛与刚体运动

本文给出了刚体运动的主丛描述,从而为刚体运动的研究提供一个新的数学方法。     

《普通物理》教学中刚体平动和转动的对比教学研究

学生在学习刚体转动时通常难以理解其中抽象的物理概念.而刚体转动中的角量、力矩、转动惯量和刚体平动中的线量、力、质量有着一定的相似性.刚体转动中的一些定理也和刚体平动中的相关定理有相似之处.在进行刚体转动的教学时,要让学生对熟悉的刚体平动中相关知识点进行对比,让学生自然的从平动学习过渡到转动学习,轻松地掌握刚体转动中的知识点,从而达到良好的教学效果.     

矩阵和向量运算方法在刚体复合运动中的应用

利用线性代数中矩阵和向量运算的方法 ,推导了作平面和空间复合运动的刚体上点的绝对位置、速度和加速度计算公式 ,运用这些公式简化了具体的分析过程且便于利用计算机编程运算