§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ω的乘积L=Jω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
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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。1234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。
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