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§3.6 质点的角动量和角动量守恒定律
(angular momentum of a particle and the law of conservation of angular momentum)
  1. 质点的角动量
  角动量是质点运动的另一个重要物理量。质点m对固定点 O的角动量定义为:
    
  由叉乘的定义,角动量大小:
  
  单位: kg·m2/s 或 J·s
  角动量的方向由右手定则决定。
    
            (图一)
  角动量与位矢有关,因此,说明角动量时,必须指明相对的o点。
  2. 力矩 (Torque)
  由牛顿第二定律可知,质点的动量的变化率是由质点受的合外力决定的。那么质点的角动量变化率又由什么决定呢?
    
  定义力对定点 O 的力矩为:
    
  力矩的大小 
    --称力臂
  力矩的单位(SI)是 N·m
  力矩的方向由右手定则决定
  于是有
     
     或
  质点所受的合外力矩等于它的角动量对时间的变化率。这就是质点的角动量定理。 (微分形式)
  积分:
    
    质点角动量定理(积分形式)
  冲量矩——力矩对时间的积累作用。
  3. 角动量守恒定律
  在质点的角动量定理中,特殊地:
                
  就是说,如果对某一固定点,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。
                                           ——质点角动量守恒定律
  ⅰ°角动量守恒定律是物理学的基本定律之一,它不仅适用于宏观体系,也适用于微观体系,而且在高速低速范围均适用。
  ⅱ°由的条件可知,它可以是;也可以是;还可以是的夹角之正弦为零。
  例:证明行星运动的开普勒第二定律。即:行星对太阳的矢径在相同的时间扫过相同的面积。
    
    证明:
       行星受的引力始终沿()方向,因此有:
    
    即:行星运动过程中,相对于太阳的角动量不变。由图一:
    
            (图一)
    
    
    
    
  总结:  

     

 
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