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指南车

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指南车课程教案、知识点、字幕

好 同学们,我们学过

相关的一些运动学的知识之后

我们能不能利用它来设计一些

比较复杂的 有挑战性的一些小装置呢

那么今天

我给你们展示一个小装置

这是我自己设计的一个东西 叫"指南车"

话说这个指南车

是传说中的黄帝

他设计出来的 就是说

他跟蚩尤打仗的时候 迷路了

蚩尤放了很多烟雾吗 黄帝的军队迷路了

然后 他设计指南车来定方向

那么 我们先看看这个装置

这个装置 它有几部分组成

上面有个小人

我们可以随便放个什么东西都可以

比如我们放个小人

关键是里面 里面的话呢

这个装置全部是用木头来做成

很有意思

那么我们先给大家展示一下

当它车轮转的时候

比如说(左边)这个车轮转的时候

这个小人会动

那么(右边)这边车轮转的时候呢

这小人也会动

但是把它放在地面上面

如果和地面接触 做纯滚动的时候

我们来看一下

也就是说 我们出发的时候

让这个小人指向某个方向

比如说 我们就指向这个墙面

就是和(墙面) 它垂直

比如说这个当做南方

然后我们看 它前进的时候

如果是走直线

它指南方 这个没问题

如果这个车子转圈了

我们看 还是指南方

然后... 我们发现什么呢

我们这车子在地面上走的时候

不管是走直线 转圈

这个小人她都指向南方

也就是说 只要你出发之前定好方向

这小人就一直指向南方

那么我们可以再来看看 是怎么回事情

我们特别面对着观众来看一下

它里面齿轮是怎么转的

我们先往前走

好 我们先定好一个方向

先往前走 你看看里面齿轮怎么转的

看看特写 看看齿轮怎么转吗

包括上面这个齿轮在转 两个齿轮

上面的齿轮在转

这是走直线

如果转圈时

你看 下面这齿轮也在动

你看里面齿轮

所以 利用这样的设计

它就可以实现:不管是走直线 还是转圈

上面的小人都是不动的

好 我们下面再来完整演示一下

好 比如说走直线

让它转圈

我们看 回到原来的出发点了

这个小人方向不动 挺好!

那么 为了让大家看看里面齿轮怎么转的

刚才看的时候可能不太清楚

我特意设计了另外一个

全透明的装置 给大家来看一下

这个透明装置

里面的齿轮设计跟这个木质装置是完全一样的

差别就是上面用的是小动物

但是关键是里面的齿轮是完全一样的

我们来看看 它是怎么工作的

比如说 我转一个齿轮的时候

我转左边这个齿轮的时候

这边的小装置(小狗)在转

中间这个装置公鸡也在转 中间也在转

那么如果换这边(右边)

也会这么转起来

那么如果同时转的时候

你们注意看里面的齿轮是怎么工作的

你看 每个齿轮都在转

但是上面的小公鸡是不转的

也就是说 我们的小车在工作的时候

每个齿轮都要转动起来

但是上面的装置(公鸡)是不动的

所以这就是指南车的原理

同学们你们能不能把我们学的一些

关于运动学的 关于传动装置的一些知识

运用起来 特别是这里面用了一个差动齿轮

你能不能把这些知识融在一起呢

自己设计一个小装置

有机会的话 我们来PK一把

我们走一定的路程 看看谁的装置误差小

好 今天关于指南车的这个讲座

我们就到这儿 欢迎大家做出自己的装置

来跟我们进行挑战

理论力学课程列表:

绪论

-绪论

--绪论

第一章 点的运动学

-1-1 矢量描述法

--第一章运动的描述

--1-1 矢量描述法

--矢量及其运算

-1-2 直角坐标描述法

--1-2直角坐标描述法

--例题1 椭圆规

--例题2 圆轮滚动

-1-3 自然坐标描述法

--1-3 自然坐标描述法

--例题3 单摆

-1-4 极坐标描述法

--1-4 极坐标描述法

--例题4 演员

--讨论题 多种方法求解

-扩展内容

--a 点的运动学扩展

--b 观察与思考

--c 时间与方向

--d 仰望星空

--e 兔子追击问题

-第一章 点的运动学--作业

第二章 刚体运动学

-2-1 刚体的定义与运动形式

--2-1 刚体的定义与刚体的运动形式

-2-2 刚体的矢量-矩阵描述

--2-2 刚体运动的矢量-矩阵描述

--2-2-0 刚体运动的矢量-矩阵描述

--2-2-1 刚体的运动方程

--2-2-2 刚体上任意点的速度和加速度

--2-2刚体的矢量-矩阵描述例题1-2

-2-3 刚体平面运动

--2-3 刚体平面运动

--2-3-1 平面运动的运动方程

--2-3-2 刚体上任意点的速度和加速度

--2-3-3 速度分析 基点法

--2-3-3 速度分析 瞬心法

--2-3-3 速度分析 速度投影定理

--2-3-3速度分析 刚体平面运动的瞬心轨迹

--2-3-4 刚体平面运动的加速度分析

--2-3-3速度分析例题1-4

--2-3-4加速度分析例题1-4

-2-4 刚体定点运动

--2-4-1 刚体定点运动几何分析

--2-4-2 刚体定点运动的解析描述

-扩展内容

--2-扩展-a加速度是否存在投影定理

--2-扩展-b图形放大器

--2-扩展-c连弩射击

--2-扩展-d关于刚体的转动

--2-扩展-e欧拉角探秘

-第二章 刚体运动学--作业

第三章 复合运动

-3-1 点的复合运动

--3-1 点的复合运动

--3-1-1 运动方程

--3-1-2 矢量的绝对导数与相对导数

--3-1-3 速度合成定理

--3-1-4 加速度合成定理

-3-2 刚体复合运动

--3-2 刚体复合运动

-例题

--3-1-1 运动方程例题1 工件轨迹

--3-1-3 速度合成定理例题1-3

--3-1-4 加速度合成定理例题1-4

--3-2-1 角速度合成例题1-3

--3-2-2 刚体定点运动例题1-2

-扩展内容

--钟表的设计

--寻找四叶草

--差动齿轮

--指南车

--逆行风车

-第三章 复合运动--作业

第四章 几何静力学

-4-0 静力学公理序言

--4-0 静力学公理序言

-4-1 主矢量和主矩

--4-1 主矢量和主矩

-4-2 力系的等效与简化

--4-2 力系的等效与简化

-4-3 受力分析与刚体平衡

--4-3 受力分析与刚体平衡

-4-4 平面力系的平衡方程

--4-4平面力系的平衡方程

-4-5 考虑摩擦的平衡问题

--4-5考虑摩擦的平衡问题

-4-6 刚体系的平衡

--4-6-1 组合结构

--4-6-2 桁架

--4-6-3 机构

-例题

--4-1 主矢量和主矩例题1-3

--4-2 力系的等效与简化例题1-3

--4-3 受力分析与刚体平衡例题1-3

--4-4 平面力系的平衡方程例题1-2

--4-5 考虑摩擦的平衡问题例题1-6

--4-6-1 刚体系的平衡例题1-3

--4-6-2 桁架例题1-4

-扩展内容

--4-扩展-a纸桥过车

--气球的平衡

--平衡大师

--4-扩展-d动物爬绳

--4-扩展-e力学与考古

-第四章 几何静力学--作业

第五章 分析静力学

-5-1 约束及其分类

--约束及其分类

-5-2 虚位移

--虚位移

-5-3 虚功原理

--虚功原理

-5-4 广义坐标和广义力

--广义坐标和广义力

-5-5 势力场中的平衡

--势力场中的平衡方程

-例题

--5-3 虚位移原理例题

--5-4 广义坐标和广义力例题

--5-5 势力场中的平衡方程例题

-扩展内容

--关于投影

--不倒翁

--5-扩展-c欹器

--冈布茨

-第五章 分析静力学--作业

第六章 质点动力学

-6-1 质点运动微分方程

--6-1质点运动微分方程

--6-1质点运动微分方程例题

-6-2 质点在非惯性系中的运动

--6-2 质点在非惯性系中的运动

--6-2质点在非惯性系中的运动例题1

-6-3 相对地球的运动

--6-3 相对地球的运动

-扩展内容

--宇航员的问题

--6-扩展-b在小行星上打台球

--失重现象及模拟失重

--非线性方程的近似解

--落体问题在惯性系中解释

-第六章 质点动力学--作业

第七章 质点系动力学

-7-1 质点系动量定理

--7-1 质点系动量定理

-7-2 质点系动量矩定理

--7-2-1 质点系的动量矩

--7-2-2 质点系动量矩定量

--7-2-3 刚体定轴转动微分方程

--7-2-4 刚体平面运动微分方程

-7-3 质点系动能定理

--7-3 质点系的动能定理

-7-4 质系普遍定理的综合应用

--7-4 质系普遍定理的综合应用

-7-5 碰撞

--7-5 碰撞

-例题

--7-1 质点系动量定理1-4

--7-2-1 质点系动量矩例题1

--7-2-2 质点系动量矩定理例题1-2

--7-2-3 刚体定轴转动微分方程例题1-2

--7-3 质点系动能定理例题1-2

--7-4 质系普遍定理的综合应用例题1-2

--7-5 碰撞例题1-4

-扩展内容

--7-拓展-a跳高

--7-扩展-b跳水

--7-拓展-c手机吊冰箱

--7-扩展-d小鸭下山

--7-扩展-e飞针穿玻璃

--第七章 质点系动力学--作业

第八章 分析动力学

-8-1 达朗贝尔原理

--8-1达朗贝尔原理

-8-2 达朗贝尔-拉格朗日原理

--8-2达朗贝尔-拉格朗日原理

-8-3 第二类拉格朗日方程

--8-3第二类拉格朗日方程

-8-4 拉格朗日方程首次积分

--8-4拉格朗日方程首次积分

-例题

--达朗贝尔原理例题

--8-2达朗贝尔原理-拉格朗日

--8-3第二类拉格朗日方程

--8-4拉格朗日方程首次积分

-扩展内容

--广义动量守恒

--广义能量守恒

--非定常约束

--无轮小车

-第八章 分析动力学--作业

指南车笔记与讨论

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