《高中物理人教必修二课件5.4圆周运动2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理人教必修二课件5.4圆周运动2（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、4 圆 周 运 动,一、线速度 1.定义:物体做圆周运动通过的_与通过这段_所用 _的比值。 2.定义式:v= 。 3.标、矢性: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,并且线速度的大小_的运动。 (2)性质:线速度的方向是时刻_的,所以是一种_运动。,弧长,弧长,时间,相切,垂直,处处相等,变化,变速,【自我思悟】 1.线速度和以前在必修1学过的瞬时速度一样吗? 提示:线速度和瞬时速度都既有大小也有方向,都是矢量,只是描述的运动不同。 2.匀速圆周运动的线速度是不变的吗? 提示:不是。匀速圆周运动的线速度大小不变,方向时刻变化。,二、角速度 1.定义
2、:连接物体与圆心的半径转过的_与转过这一_ 所用_的比值。 2.定义式:= 。 3.单位:弧度每秒,符号是_或_。 4.匀速圆周运动的角速度:匀速圆周运动是角速度_的圆周 运动。,角度,角度,时间,rad/s,rads-1,不变,5.转速与周期:,圈数,一周,【自我思悟】 1.做匀速圆周运动的物体,其角速度不变吗? 提示:匀速圆周运动的角速度大小、方向均保持不变。,2.若钟表的指针都做匀速圆周运动,秒针和分针的周期各是多少?角速度之比是多少?,提示:秒针的周期T秒=1min=60s,分针的周期T分=1h=3600s。,三、线速度与角速度的关系 1.两者关系:在圆周运动中,线速度的大小等于角速度
3、大小与半 径的_。 2.关系式:v=_。,乘积,r,【自我思悟】 月亮绕地球运动,地球绕太阳运动,这两个运动都可看成是圆周运动,怎样比较这两个圆周运动的快慢?请看下面地球和月亮的“对话”。 地球说:你怎么走得这么慢?我绕太阳运动1s要走29.79km,你绕我运动1s才走1.02km。 月亮说:不能这样说吧!你一年才绕太阳转一圈,我27.3天就能绕你转一圈,到底谁转得慢?,请问:地球说得对,还是月亮说得对?,提示:地球和月亮说的均是片面的,它们选择描述匀速圆周运动快慢的标准不同。严格来说地球绕太阳运动的线速度比月亮绕地球运动的线速度大,地球运动得较快。而月亮转动的角速度比地球转动的角速度大,月球
4、转动得较快。,一、描述圆周运动的物理量及其关系 深化理解 描述匀速圆周运动快慢的物理量有线速度、角速度、周期、频率、转速等,它们之间既有区别又有联系。,1.区别:,2.各物理量之间的关系:,3.v、及r间的关系: (1)由v=r知,r一定时,v;一定时,vr。v与、r间的关系如图甲、乙所示。,(2)由= 知,v一定时, ,与r间的关系如图丙、 丁所示。,【微思考】 (1)公式v=r仅适用于匀速圆周运动吗?为什么? 提示:不是。角速度、线速度v、半径r之间的关系是瞬时对 应关系,不仅适用于匀速圆周运动,也适用于变速圆周运动。 (2)公式T 仅适用于匀速圆周运动吗?为什么? 提示:不是。公式T 适
5、用于包括匀速圆周运动在内的一切 周期性运动。,【题组通关】 【示范题】(2014济南高一检测)关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系,下面说法中正确的是() A.线速度大的角速度一定大 B.线速度大的周期一定小 C.角速度大的半径一定小 D.角速度大的周期一定小,【解题探究】(1)线速度与角速度、周期的关系是怎样的?请用公式表示。 提示:线速度与角速度的关系:v=r,线速度与周期的关系: (2)角速度与周期的关系是怎样的? 提示:角速度与周期一定成反比,即,【规范解答】选D。由v=r知= ，角速度与线速度、半径 两个因素有关，线速度大的角速度不一定大，A错误。r= ， 只有当线速
6、度一定时，角速度大的半径才小，C错误。由T= 知，周期与半径、线速度两个因素有关，线速度大的周期 不一定小，B错误。而由T= 可知，越大，T越小，D正确。,【通关1+1】 1.(2014廊坊高一检测)有一棵大树将要被伐倒的时候,有经验的伐木工人就会双眼紧盯树梢,根据树梢的运动情形就能判断大树正在朝哪个方向倒下,从而避免被倒下的大树砸伤。从物理知识的角度来解释,以下说法正确的是() A.树木开始倒下时,树梢的角速度最大,易于判断 B.树木开始倒下时,树梢的线速度最大,易于判断 C.树木开始倒下时,树梢的周期较大,易于判断 D.伐木工人的经验缺乏科学依据,【解析】选B。树木开始倒下时,树各处的角速
7、度一样大,故A 项错误。由T= 知,树各处的周期也一样大,故C项错误。由 v=r知,树梢的线速度最大,易判断树倒下的方向,故B项正 确,D项错误。,2.(多选)质点做匀速圆周运动时() A.线速度越大,其转速一定越大 B.角速度大时,其转速一定大 C.线速度一定时,半径越大,则周期越长 D.无论半径大小如何,角速度越大,则质点的周期一定越长,【解析】选B、C。匀速圆周运动的线速度 则n= ，故线速度越大，其转速不一定越大，因为还与r有 关，A错误；匀速圆周运动的角速度= =2n，则 n= ，所以角速度大时，其转速一定大，B正确；匀速圆周 运动的周期T= ，则线速度一定时，半径越大，则周期越 长
8、，C正确；匀速圆周运动的周期T= ，与半径无关，且角 速度越大，则质点的周期一定越短，D错误。,【变式训练】1.半径为R的大圆盘以角速度 旋转，如图所示。有人站在盘边P点上随 盘转动，他想用枪击中圆盘中心的目标O， 若子弹的速度为v0，则( ) A.枪应瞄准目标O射去 B.枪应向PO的右方偏过角射去，而cos C.枪应向PO的左方偏过角射去，而tan D.枪应向PO的左方偏过角射去，而sin,【解析】选D。子弹同时参与两个运动：沿P点切线方向的运动， 速度为R；沿枪口方向的匀速运动。合成的速度沿PO方向，如 图所示，枪应向PO的左方偏过角射去，且sin= ， 故D正确。,2.如图为一种早期的自
9、行车,这种自行车 前轮的直径很大,这样的设计在当时主要 是为了() A.提高速度 B.提高稳定性 C.骑行方便 D.减小阻力 【解析】选A。人蹬自行车时,蹬车的转速有限,车轮的角速度有限,而由v=r知,在角速度一定时,半径越大,线速度越大,自行车前进得就越快。故选项A正确。,【素养升华】 物体的线速度、角速度、周期、频率间的关系 (1)线速度v与周期T的关系为 ,T一定时，v与r成正 比；r一定时，v与T成反比。 (2)与T的关系为= ,与T成反比。 (3)与T、f、n的关系为= =2f=2n,、T、f、n四 个物理量可以相互换算，其中一个量确定了，另外三个量也就 确定了。,二、三种传动装置及
10、其特点 拓展延伸,【微思考】 (1)在不同的传动装置中相同的物理量不同,同轴传动和皮带传动时相同的物理量分别是什么? 提示:同轴传动时,各点角速度相同;皮带传动时,轮上边缘点线速度相同。 (2)皮带传动中,两个轮子的转动方向一定相同吗? 提示:不一定。若皮带按如图所示方式连接,则两个轮子的转动方向也可以相反。,【题组通关】 【示范题】如图所示的皮带传动装置, 主动轮O1上两轮的半径分别为3r和r, 从动轮O2的半径为2r,A、B、C分别为 轮缘上的三点,设皮带不打滑,求: (1)A、B、C三点的线速度大小之比vA:vB:vC= 。 (2)A、B、C三点的角速度之比A:B:C= 。,【解题探究】
11、(1)A、B、C三点中,哪两点的角速度相等?哪两点的线速度相等? 提示:A、B两点的角速度相等,B、C两点的线速度相等。 (2)A、B两点的线速度与它们的半径成_; B、C两点的角速度与它们的半径成_。,正比,反比,【规范解答】,答案:(1)311(2)221,【通关1+1】 1.【示范题】中,若D是从动轮O2上距离转轴为r的点,则: (1)B、D两点的线速度之比为多少? (2)B、D两点的角速度之比为多少?,【解析】(1)C、D两点的角速度相等,由v=r知 vCvD=21,而vB=vC,故vBvD=21。 (2)由于= ,rB=rD,所以BD=vBvD=21。 答案:(1)21(2)21,2
12、. (多选)(2014杭州高一检测)如图所示,一个以过O点垂直 于盘面的轴匀速转动的圆盘上有a、b、c三点,已知Oc= ,则 下面说法中正确的是() A.a、b两点的线速度大小不相同 B.a、b、c三点的角速度相同 C.c点的线速度大小是a点线速度大小的一半 D.a、b、c三点的运动周期相同,【解析】选B、C、D。a、b、c三点在同一圆盘上且绕同一轴转 动,故角速度、周期相同,B、D正确;由v=r知va=vb,vc= ,A 错误、C正确。,【变式训练】1.(2014成都高一检测)静止在地球上的物体都要随地球一起转动,下列说法正确的是() A.它们的运动周期都是相同的 B.它们的线速度都是相同的
13、 C.它们的线速度大小都是相同的 D.它们的角速度是不同的,【解析】选A。如图所示,地球绕自转轴转动时,地球上各点的运动周期及角速度都是相同的。地球表面上的物体,随地球做圆周运动的平面是物体所在纬线平面,其圆心分布在整条自转轴上,不同纬度处物体圆周运动的半径是不同的,只有同一纬度处的物体转动半径相等,线速度的大小才相等。但即使物体的线速度大小相同,方向也各不相同。故B、C、D错误,A正确。,2.一个圆环,以竖直直径AB为轴匀速转动,如图所示,求环上M、N两点的: (1)线速度的大小之比; (2)角速度之比。,【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 MN=11,两点做圆周
14、运动的半径之比 rMrN=sin60sin30= 1,故 vMvN=MrMNrN= 1。 答案:(1) 1(2)11,【资源平台】备选角度:圆周运动中的相遇问题 【示范题】如图所示,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。,【标准解答】小球做平抛运动，在竖直方向上h= gt2,则运 动时间t= ,又因为水平位移为R,所以小球的初速度 在时间t内圆盘转过的角度=n2,又因为=t,则圆盘角 速度 (n=1,2,3) 答案： (n=1,2,3),匀速圆周运动的多解问题 【案例剖析】如图所
15、示,B物体放在光滑的水平地面上,在水平力F的作用下由静止开始运动,B物体的质量为m,同时A物体在竖直面内由M点开始做半径为r、角速度为的匀速圆周运动。求满足使A、B速度相同的力F的取值。,【精讲精析】速度相同即大小、方向相同，B为水平向右，A一定要在最低点才能保证速度水平向右。由题意可知：当A从M点运动到最低点时 t=nT+ T(n=0,1,2)，线速度v=r 对于B(初速度为0)： 解得：F= (n=0,1,2)。 答案： (n=0,1,2),【名师指津】匀速圆周运动的多解问题处理方法 1.多解原因分析:匀速圆周运动具有周期性,使得前一个周期中发生的事件在后一个周期中同样可能发生,这就要求我
16、们在确定做匀速圆周运动物体的运动时间时,必须把各种可能都考虑进去。,2.处理方法分析: (1)明确两个物体参与运动的性质和求解的问题,两个物体参与的两个运动虽然独立进行,但一定有联系点,其联系点一般是时间或位移等,抓住两运动的联系点是解题关键。 (2)分析问题时可暂时不考虑周期性,表示出一个周期的情况,再根据运动的周期性,在转过的角度上再加上2n,具体n的取值应视情况而定。,【自我小测】(2014哈尔滨高一检测)如图所示,质点P以O为圆心做匀速圆周运动,运动半径为r,周期为T,在质点经过图中位置P的一瞬间,另一质量为m的质点受力F作用而开始做直线运动,它的初速度为零,为使上述两质点能在某时刻速度相同,则力F必须满足什么条件?,【解析】质量为m的质点在力F的作用下由静止开始做匀加速直线运动，设其速度达到和质点P的速度相同时所经历的时间为t,质点P运动到A点所经历的时间也为t，
