《2017-2018学年高中物理 第五章 曲线运动 4 圆周运动课件 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 第五章 曲线运动 4 圆周运动课件 新人教版必修2（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 4圆周运动 学习目标1 知道什么是匀速圆周运动 知道它是变速运动 2 掌握线速度的定义式 理解线速度的大小 方向的特点 3 掌握角速度的定义式 知道周期 转速的概念 4 理解掌握公式v r和 2 n 内容索引 自主预习梳理 重点知识探究 当堂达标检测 自主预习梳理 1 定义 物体做圆周运动通过的与通过这段所用时间的比值 v 2 意义 描述做圆周运动的物体的快慢 3 方向 线速度是矢量 方向与圆弧 与半径 4 匀速圆周运动 1 定义 沿着圆周运动 并且线速度大小的运动 2 性质 线速度的方向是时刻的 所以是一种运动 一 线速度 弧长 弧长 运动 相切 垂直 处处相等 变化 变速 二 角速
2、度 1 定义 连接物体与圆心的半径转过的与转过这一所用时间的比值 2 意义 描述物体绕圆心的快慢 3 单位 1 角的单位 国际单位制中 与的比值表示角的大小 称为弧度 符号 2 角速度的单位 弧度每秒 符号是或 角度 角度 转动 弧长 半径 rad rad s rad s 1 1 周期T 做圆周运动的物体转过一周所用的 单位 2 转速n 单位时间内转过的 单位 或 3 周期和转速的关系 T n单位r s时 四 线速度与角速度的关系 1 在圆周运动中 线速度的大小等于与的乘积 2 公式 v 三 周期和转速 时间 秒 s 圈数 转每秒 r s 转每分 r min 角速度大小 半径 r 1 判断下列
3、说法的正误 1 匀速圆周运动是一种匀速运动 2 做匀速圆周运动的物体 相同时间内位移相同 3 做匀速圆周运动的物体 其合外力不为零 4 做匀速圆周运动的物体 其线速度不变 5 做匀速圆周运动的物体 其角速度大小不变 6 做匀速圆周运动的物体 周期越大 角速度越小 2 A B两个质点 分别做匀速圆周运动 在相等时间内它们通过的弧长比sA sB 2 3 转过的圆心角比 A B 3 2 那么它们的线速度之比vA vB 角速度之比 A B 答案 2 3 3 2 解析 重点知识探究 一 线速度和匀速圆周运动 如图1所示为自行车的车轮 A B为辐条上的两点 当它们随轮一起转动时 回答下列问题 1 A B两
4、点的速度方向沿什么方向 答案 答案两点的速度方向均沿各自圆周的切线方向 图1 2 A B两点在相同的时间内沿圆弧运动的轨迹长度相同吗 哪个运动得快 3 如果B点在任意相等的时间内转过的弧长相等 B做匀速运动吗 答案 答案B运动的轨迹长 B运动得快 答案B运动的速率不变 但B运动的方向时刻变化 故B做非匀速运动 4 匀速圆周运动的线速度是不变的吗 匀速圆周运动的 匀速 同 匀速直线运动 的 匀速 一样吗 答案质点做匀速圆周运动时 线速度的大小不变 方向时刻在变化 因此 匀速圆周运动不是线速度不变的运动 只是速率不变 是变速曲线运动 而 匀速直线运动 中的 匀速 指的是速度不变 是大小 方向都不变
5、 二者并不相同 答案 1 对线速度的理解 1 线速度是物体做圆周运动的瞬时速度 线速度越大 物体运动得越快 2 线速度是矢量 它既有大小 又有方向 线速度的方向在圆周各点的切线方向上 3 线速度的大小 v s代表弧长 2 对匀速圆周运动的理解 1 匀中有变 由于匀速圆周运动是曲线运动 其速度方向沿着圆周的切线方向 所以物体做匀速圆周运动时 速度的方向时刻在变化 2 匀速的含义 速度的大小不变 即速率不变 转动快慢不变 即角速度大小不变 3 运动性质 线速度的方向时刻改变 所以匀速圆周运动是一种变速运动 例1 多选 某质点绕圆轨道做匀速圆周运动 下列说法中正确的是A 因为它速度大小始终不变 所以
6、它做的是匀速运动B 它速度大小不变 但方向时刻改变 是变速运动C 该质点速度大小不变 因而加速度为零 处于平衡状态D 该质点做的是变速运动 具有加速度 故它所受合力不等于零 答案 二 角速度 周期和转速 如图2所示 钟表上的秒针 分针 时针以不同的角速度做圆周运动 1 秒针 分针 时针它们转动的快慢相同吗 如何比较它们转动的快慢 图2 答案 答案不相同 根据角速度公式 知 在相同的时间内 秒针转过的角度最大 时针转过的角度最小 所以秒针转得最快 2 秒针 分针和时针的周期分别是多大 答案 答案秒针周期为60s 分针周期为60min 时针周期为12h 1 对角速度的理解 1 角速度描述做圆周运动
7、的物体绕圆心转动的快慢 角速度越大 物体转动得越快 2 角速度的大小 代表在时间 t内 物体与圆心的连线转过的角度 3 在匀速圆周运动中 角速度大小不变 是恒量 2 对周期和频率 转速 的理解 1 周期描述了匀速圆周运动的一个重要特点 时间周期性 其具体含意是 描述匀速圆周运动的一些变化的物理量 每经过一个周期时 大小和方向与初始时刻完全相同 如线速度等 2 当单位时间取1s时 f n 频率和转速对匀速圆周运动来说在数值上是相等的 但频率具有更广泛的意义 两者的单位也不相同 例2 多选 一精准转动的机械钟表 下列说法正确的是A 秒针转动的周期最长B 时针转动的转速最小C 秒针转动的角速度最大D
8、 秒针的角速度为rad s 解析 答案 解析秒针转动的周期最短 角速度最大 A错误 C正确 时针转动的周期最长 转速最小 B正确 三 描述匀速圆周运动的各物理量之间的关系 线速度 角速度 周期都是用来描述圆周运动快慢的物理量 它们的物理含义不同 但彼此间却相互联系 1 线速度与周期及转速的关系是什么 答案 答案物体转动一周的弧长 s 2 r 转动一周所用时间为 t T 2 角速度与周期及转速的关系是什么 答案 答案v r 3 线速度与角速度什么关系 1 描述匀速圆周运动的各物理量之间的关系 3 v r 2 描述匀速圆周运动的各物理量之间关系的理解 1 角速度 周期 转速之间关系的理解 物体做匀
9、速圆周运动时 由 2 n知 角速度 周期 转速三个物理量 只要其中一个物理量确定了 其余两个物理量也确定了 2 线速度与角速度之间关系的理解 由v r知 r一定时 v v一定时 一定时 v r 例3做匀速圆周运动的物体 10s内沿半径为20m的圆周运动100m 试求物体做匀速圆周运动时 1 线速度的大小 解析 答案 答案10m s 2 角速度的大小 答案0 5rad s 3 周期的大小 解析 答案 答案4 s 四 同轴转动和皮带传动问题 如图3为两种传动装置的模型图 1 甲图为皮带传动装置 试分析A B两点的线速度及角速度关系 答案 答案皮带传动时 在相同的时间内 A B两点通过的弧长相等 所
10、以两点的线速度大小相同 又v r 当v一定时 角速度与半径成反比 半径大的角速度小 图3 2 乙图为同轴传动装置 试分析A C两点的角速度及线速度关系 答案 答案同轴传动时 在相同的时间内 A C两点转过的角度相等 所以这两点的角速度相同 又因为v r 当 一定时 线速度与半径成正比 半径大的线速度大 常见的传动装置及其特点 例4 多选 如图4所示的传动装置中 B C两轮固定在一起绕同一轴转动 A B两轮用皮带传动 三个轮的半径关系是rA rC 2rB 若皮带不打滑 则A B C三轮边缘上a b c三点的A 角速度之比为1 2 2B 角速度之比为1 1 2C 线速度大小之比为1 2 2D 线速
11、度大小之比为1 1 2 解析 答案 图4 解析A B两轮通过皮带传动 皮带不打滑 则A B两轮边缘的线速度大小相等 B C两轮固定在一起绕同一轴转动 则B C两轮的角速度相等 a b比较 va vb由v r得 a b rB rA 1 2b c比较 b c由v r得 vb vc rB rC 1 2所以 a b c 1 2 2va vb vc 1 1 2故A D正确 识记传动装置的两个重要特点 1 固定在一起同轴转动的物体上各点角速度相同 2 不打滑的摩擦传动 包括皮带传动 的两轮边缘上各点线速度大小相等 例5一个圆环 以竖直直径AB为轴匀速转动 如图5所示 求环上M N两点的 1 线速度的大小之
12、比 2 角速度之比 图5 答案 解析 解析M N是同一环上的两点 它们与环具有相同的角速度 即 M N 1 1 2 1 1 当堂达标检测 解析匀速圆周运动是指速度大小不变的圆周运动 因此在相等时间内通过的路程相等 弧长相等 转过的角度也相等 A B D项正确 相等时间内通过的位移大小相等 方向不一定相同 故C项错误 1 对匀速圆周运动的认识 对于做匀速圆周运动的物体 下列说法中不正确的是A 相等的时间内通过的路程相等B 相等的时间内通过的弧长相等C 相等的时间内通过的位移相等D 在任何相等的时间里 连接物体和圆心的半径转过的角度都相等 1 2 3 4 解析 答案 2 描述圆周运动各量的关系 关
13、于做匀速圆周运动的物体 下列说法正确的是A 因为在相等的时间内通过的圆弧长度相等 所以线速度恒定B 如果物体在0 1s内转过30 角 则角速度为300rad sC 若半径r一定 则线速度与角速度成反比D 若半径为r 周期为T 则线速度为 解析 答案 1 2 3 4 解析物体做匀速圆周运动时 线速度大小恒定 方向沿圆周的切线方向 在不断地改变 故选项A错误 线速度与角速度的关系为v r 由该式可知 r一定时 v 选项C错误 由线速度的定义可得 在转动一周时有v 选项D正确 1 2 3 4 3 传动问题分析 如图6所示 甲 乙 丙三个齿轮的半径分别为r1 r2 r3 并且r1 r2 r3 若甲齿轮的角速度为 1 则丙齿轮的角速度为 答案 图6 解析 解析甲 乙 丙三个齿轮边缘上各点的线速度大小相等 1 2 3 4 4 圆周运动的周期性 如图7所示 半径为R的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动 其正上方h处沿OB方向水平抛出一小球 要使球与盘只碰一次 且落点为B 求小球的初速度及圆盘转动的角速度 的大小 解析 图7 答案 1 2 3 4 解析设球在空中运动时间为t 此圆盘转过 角 n 2 n 1 2 3 又因为 t 1 2 3 4
