關于角動量的教學探討*

周鵬宇 李晗 宋更新 劉 帥 王 波 侯樸賡

(東北電力大學理學院 吉林 吉林 132012)(吉林農業(yè)科技學院文理學院 吉林 吉林 132101)(東北電力大學理學院 吉林 吉林 132012)

角動量是研究物體轉動的重要物理量, 是轉動動力學的核心概念之一.目前, 絕大多數(shù)大學物理教材在介紹角動量時[1～7], 都是先定義質點角動量, 再通過質點角動量推演出剛體和一般質點系的角動量.然而, 由于質點角動量是力學中最初涉及物理量間矢積運算的物理量之一, 它與學生之前所遇到的物理量都不相似, 具有明顯的特殊性, 會使初次接觸它的學生感到十分陌生, 不容易理解和掌握.本文提出了講解和闡釋剛體、質點以及一般質點系角動量概念和相關理論的新思路: 通過將描述剛體轉動物理量和描述質點平動物理量進行類比, 引入剛體角動量概念及其表達式; 利用轉動定律推導出角動量定理, 闡釋角動量引入的合理性和物理意義;再通過剛體角動量的表達式討論得出質點角動量和一般質點系的角動量, 說明角動量概念及其相關理論的普適性.

用來研究剛體定軸轉動的物理量, 如角速度ω,轉動動能ET,轉動慣量J,力矩M和角加速度α等, 與用來研究質點運動的物理量, 如速度v,動能Ek,質量m,力F和加速度a等具有很強的對應關系, 比如:ω和v相似, 都代表研究對象運動的快慢; 剛體的ET可由質點的Ek導出, 且表達式相似

L=Jω

(1)

那么猜想得到的這個新概念是否合理和有意義呢？這需要驗證一……