《角动量定理》PPT课件.ppt

8-1 角动量定理和 角动量守恒定律,8.1.1 角动量、角动量定理 8.1.2 角动量守恒定律 8.1.3 自然界中的角动量守恒现象,谈谈角动量,人们对角动量这个物理量的认识和应用比较晚，18世纪在力学中才开始定义和应用它，直到19世纪才把它看成力学中最基本的概念之一。角动量与动量、能量一起成为力学中最重要的概念之一的原因是：角动量的概念与自然界中普遍存在的物体的转动有关，大到星系，小到粒子如：电子、中微子等都具有转动的特性；更重要的原因在于很多情况下角动量服从守恒定律。角动量守恒定律是自然界中最基本、最普遍的规律之一。,质点绕定点转动的角动量,设有一个质量为m的质点位于A点，该点相对空间一定点O的位置矢量为r，质点的速度为v，动量为mv，定义质点对O点的角动量L为,质点绕定点转动的角动量,质点作圆周运动的角动量,刚体绕定轴转动的角动量,刚体定轴转动的角动量L等于刚体对定轴的转动惯量J和角速度的乘积 L=J,是什么使角动量改变？是力矩,力矩M的定义：力矩等于力f 和力的作用点相对一固定点的位矢r 的叉乘。,刚体转动力矩,力矩M的大小等于力f 和力臂d的乘积，它的方向由右手定则决定。,角动量定理,物体（系）的角动量对时间的变化率等于它（们）所受到的外力矩,角动量守恒定律,当系统不受外力矩或所受的合外力矩为零时，系统的总角动量保持不变。,角动量守恒的表现,为什么当把哑铃收拢在胸前时，女孩的旋转速度加快？你在冰上运动和芭蕾舞表演中看到过类似的现象吗？,人沿盘的边缘跑，盘却反方向转动,直升飞机加尾翼的作用,当直升飞机机翼旋转起来时，由角动量守恒知机身将发生反向的旋转，为了稳定机身，常在直升飞机的尾部加上一尾翼。还可在直升飞机上加双重反向旋转的机翼。其目的之一都是为了保持机身的稳定。,直升飞机的旋转机翼,在跳水运动员的跳水过程，运动员从跳板向前跃起时，绕一通过质心的水平轴有一角速度，从而具有绕通过质心的水平轴的角动量。在空中时，他把手和腿都收缩到靠近身体质心的位置，使转动惯量迅速减小，由于角动量守恒，使角速度迅速增加，以便在空中多翻几圈。快接近水面时，他把身体伸直，以便加大转动惯量，减小角速度，从而平稳地入水。,惯性导航装置回转仪,1-支架，2-可转动的外环，3-可相对外环转动的内环，4-装在内环中的回转仪转子。转轴光滑，无外力矩。由于角动量守恒，回转仪的转轴方向将固定不变。因此它被广泛地安装在飞船、飞机、轮船导弹上，起导航的作用。,1,2,3,4,角动量守恒与地球的四季,角动量守恒与地球的四季,由于地球自转时，不受外力矩的作用，满足角动量守恒，其转轴总是指向同一方向北极星。地球还绕太阳以一定轨道公转，其自转轴和公转轴方向不一致，自转轴与公转平面的垂线成23.50。由于地球自转轴方向恒定不变，地球的北极有时偏向太阳。六个月以后，它又偏离太阳，故地球上出现明显的四季。夏天，阳光几乎与北半球球面垂直，而冬天的阳光倾斜厉害，故夏热冬冷。,宇宙中天体运动遵守角动量守恒,在宇宙中天体间的作用是引力。引力是有心力，其力矩等于零。在宇宙中天体的运动都遵守角动量守恒。,开普勒第二定律,行星对太阳的矢径在相同的时间内扫过的面积相等。开普勒第二定律的实质是角动量守恒。,宇宙中角动量守恒的表现 涡旋的仙女座星云,宇宙中角动量守恒的表现 涡旋的星系m74,宇宙中角动量守恒的表现 涡旋的星云m33,8-2 角动量守恒定律与空间旋转对称性,8.2.1 空间旋转对称性 8.2.2 角动量守恒与空间 旋转对称性,角动量守恒与空间旋转对称性,用一套实验装置做实验，把实验装置旋转某一角度，所得的实验结果是不会改变的，这就是空间的各向同性，或说空间的旋转对称性。与空间各向同性相对应的守恒定律是角动量守恒定律，它也是自然界中的基本规律之一。,思 考 题,8-1、简述角动量守恒定律，举出你所观察到的现象，并给以说明。8-2、试用角动量守恒说明地球上有春夏秋冬之分的原因。8-3、举出在天体运动中角动量守恒的表现。8-4、试解释宇宙中星云的旋转盘状结构的成因。,