物理人教版必修二 第五章 第四節(jié)《圓周運(yùn)動(dòng)》課件

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第四節(jié)圓周運(yùn)動(dòng) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 理解線速度 角速度 轉(zhuǎn)速 周期等概念 會(huì)對(duì)它們進(jìn)行定量計(jì)算 2 知道線速度與角速度的關(guān)系 知道線速度與周期 角速度與周期的關(guān)系 3 理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)的概念和特點(diǎn) 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 線速度 角速度 周期公式以及它們之間的關(guān)系 2 同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度關(guān)系 傳動(dòng)裝置線速度關(guān)系 一 線速度 自主探究 如何描述做圓周運(yùn)動(dòng)物體運(yùn)動(dòng)的快慢 成功發(fā)現(xiàn)1 線速度 物體通過的弧長(zhǎng) s與所用時(shí)間 t的 2 定義式 v 注意 若 t足夠小 得到的是瞬時(shí)線速度 若 t較大 得到的是平均線速度 3 線速度的方向 線速度的方向與半徑 與圓弧 比值 垂直 相切 4 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 線速度的大小處處相等的圓周運(yùn)動(dòng) 注意 勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng) 這里的 勻速 是指速率不變 二 角速度 自主探究 如何描述做圓周運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢 成功發(fā)現(xiàn)1 角速度 物體與圓心連線掃過的角度 與所用時(shí)間 t的比值 2 定義式 3 單位 弧度每秒 符號(hào)為 或 注意 角速度是矢量 其方向在高中學(xué)段不作要求 rad s s 1 三 轉(zhuǎn)速和周期1 轉(zhuǎn)速 單位時(shí)間內(nèi)物體轉(zhuǎn)過的圈數(shù) 常用n表示 單位為轉(zhuǎn)每秒 r s 或轉(zhuǎn)每分 r min 2 周期 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體 轉(zhuǎn)過一周所用的時(shí)間 用T表示 國(guó)際制單位為秒 s 注意 勻速圓周運(yùn)動(dòng)是角速度不變的圓周運(yùn)動(dòng) 四 線速度與角速度的關(guān)系 自主探究 推導(dǎo)線速度與角速度的關(guān)系式 如圖5 4 1所示 設(shè)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為r 由A到B的時(shí)間為 t AB弧長(zhǎng)為 s AB弧對(duì)應(yīng)的圓心角為 則圖5 4 1 成功發(fā)現(xiàn)在圓周運(yùn)動(dòng)中 線速度的大小等于角速度大小與半徑的乘積 即v r 1 意義區(qū)別線速度v描述質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的快慢 側(cè)重于描述通過弧長(zhǎng)快慢的程度 而角速度 周期T 轉(zhuǎn)速n描述質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢 側(cè)重于描述質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)過角度快慢的程度 2 數(shù)值關(guān)系 特別提醒 1 由v r知 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度大 它的線速度不一定大 即繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)快的物體沿圓周運(yùn)動(dòng)的不一定快 2 討論v r三者間關(guān)系時(shí) 先確保一個(gè)量不變 再確定另外兩個(gè)量間的正 反比關(guān)系 地球半徑R 6400km 站在赤道上的人和站在北緯60 上的人隨地球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度多大 它們的線速度多大 思路點(diǎn)撥 站在地球上的人隨地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 其周期均與地球自轉(zhuǎn)周期相同 圖5 4 2 依題意可知 A B兩處站立的人隨地球自轉(zhuǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑分別為RA R RB Rcos60 則由v r可知 A B兩點(diǎn)的線速度分別為vA ARA 7 3 10 5 6400 103m s 467 2m svB BRB 7 3 10 5 6400 103 cos60 m s 233 6m s即人轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為7 3 10 5rad s 赤道上和北緯60 的人隨地球轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度分別為467 2m s和233 6m s 答案 見精講精析 方法總結(jié) 處理圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí) 首先確定勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓平面 圓心及半徑 最后根據(jù)已知條件列方程求解 變式訓(xùn)練1 2012 鄭州一中高一檢測(cè) 下列關(guān)于甲 乙兩個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的有關(guān)說法中正確的是 A 若甲 乙兩物體的線速度相等 則角速度一定相等B 若甲 乙兩物體的角速度相等 則線速度一定相等C 若甲 乙兩物體的周期相等 則角速度一定相等D 若甲 乙兩物體的周期相等 則線速度一定相等 如圖5 4 3所示的傳動(dòng)裝置中 B C兩輪固定在一起繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng) A B兩輪用皮帶傳動(dòng) 三輪半徑關(guān)系為rA rC 2rB 若皮帶不打滑 求A B C輪邊緣的a b c三點(diǎn)的角速度之比和線速度之比 圖5 4 3 所以 a b rB rA 1 2又因?yàn)関 r b c rC 2rB所以vb vc rB rC 1 2綜合可知 a b c 1 2 2va vb vc 1 1 2 答案 1 2 21 1 2 方法技巧 在處理傳動(dòng)裝置中各物理量間的關(guān)系時(shí) 關(guān)鍵是確定其相同的量 線速度或角速度 再由描述圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量間的關(guān)系 確定其他各量間的關(guān)系 變式訓(xùn)練2 2012 成都外國(guó)語學(xué)校高一月考 如圖5 4 4所示的裝置中 已知大齒輪的半徑是小齒輪半徑的3倍 A點(diǎn)和B點(diǎn)分別在兩輪邊緣 C點(diǎn)離大輪軸距離等于小輪半徑 若不打滑 則它們的線速度之比vA vB vC為 A 1 3 3B 1 3 1C 3 3 1D 3 1 3 圖5 4 4 解析 選C A C兩點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等 由v r可知 vA vC 3 1 A B兩點(diǎn)的線速度大小相等 即vA vB 1 1 則vA vB vC 3 3 1 圓周運(yùn)動(dòng)的周期性引起的多解問題圓周運(yùn)動(dòng)具有周期性 該類問題常出現(xiàn)多解問題 這類題目常涉及圓周運(yùn)動(dòng)和其它形式的運(yùn)動(dòng) 把兩種不同運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來的 橋梁 常常是 時(shí)間 經(jīng)典案例 7分 2012 冀州中學(xué)高一檢測(cè) 如圖5 4 5所示 半徑為R的水平圓板繞豎直軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng) 當(dāng)半徑OB轉(zhuǎn)到某一方向時(shí) 在圓板中心正上方h處以平行于OB方向水平拋出一小球 小球拋出時(shí)的速度及圓板轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為多大時(shí) 小球與圓板只碰一次 且相碰點(diǎn)為B 圖5 4 5 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全