江苏省人教版高一物理《圆周运动》课件人教版（必修2）圆周运动圆周运动.ppt

圆周运动 圆周运动是一种常见的运动 一 圆周运动的概念 物体的运动路线 轨迹 是圆周 或圆周的一部分 的运动叫圆周运动 二 生活中的圆周运动 砂轮上每一点在转动过程中都做圆周运动 二 生活中的圆周运动 二 生活中的圆周运动 二 生活中的圆周运动 地球绕太阳的运动可以看作圆周运动 二 生活中的圆周运动 二 生活中的圆周运动 三 描述圆周运动快慢的物理量 1 线速度 物体通过的弧长与所用时间的比值 叫做圆周运动的线速度 a o 三 描述圆周运动快慢的物理量 1 线速度 a b 物体通过的弧长与所用时间的比值 叫做圆周运动的线速度 当选取的时间 t很小很小 趋近零 时 弧长就等于物体在 t时间的位移大小 定义式中的v 就是前面学过的物体的瞬时速度 o 矢量 三 描述圆周运动快慢的物理量 1 线速度 如果物体沿着圆周运动 线速度大小处处相等 即任意相等时间内通过的弧长都相等 这种运动叫做匀速圆周运动 匀速圆周运动速度大小 速率 不变 速度方向不断变化 是变速运动 a o 三 描述圆周运动快慢的物理量 2 角速度 a b c 物体做圆周运动的快慢还可以用它与圆心的连线扫过的角度来描述 o 物体沿圆周运动 它与圆心的连线扫过的角度与所用时间的比值叫做它的角速度 单位 rad s 三 描述圆周运动快慢的物理量 3 周期 物体做圆周运动的快慢还可以用它绕圆周运动一周的时间表示 物体沿圆周运动 它绕圆周运动一周的时间叫做它的周期t a o 三 描述圆周运动快慢的物理量 4 转速 物体做圆周运动的快慢还可以用单位时间内绕圆周运动的圈数表示 物体沿圆周运动 它在单位时间内绕圆周运动的圈数叫做它的转速n a o 单位 r s 或r min 四 描述圆周运动快慢各量的关系 1 线速度与周期 a o r 四 描述圆周运动快慢各量的关系 2 角速度与周期 a o r 四 描述圆周运动快慢各量的关系 3 线速度与角速度 a o r 例与练 1 关于物体做匀速圆周运动的速度 下列说法中正确的是 a 速度的大小和方向都不变b 速度的大小和方向都改变c 速度的大小改变 方向不变d 速度的大小不变 方向改变 匀速圆周运动速度大小 速率 不变 速度方向不断变化 例与练 2 关于匀速圆周运动的角速度和线速度 下列说法正确的是 a 半径一定 角速度与线速度成反比b 半径一定 角速度与线速度成正比c 线速度一定 角速度与半径成正比d 角速度一定 线速度与半径成反比 提示 例与练 3 做匀速圆周运动的物体 10s内沿半径为20m的圆周运动的弧长为100m 求 1 线速度 2 角速度 3 周期 例与练 4 如图所示装置中 三个轮的半径分别为r 2r 4r b点到圆心的距离为r 求图中a b c d各点的线速度之比 角速度之比 同一轮上各点的角速度 周期 转速 都相同 通过皮带传动的两轮与皮带接触的边缘上各点的线速度大小相等 提示 五 匀速圆周运动的加速度 v f g n f 匀速圆周运动的合外力方向 指向圆心 匀速圆周运动的加速度方向 指向圆心 向心加速度 1 加速度的方向 设质点初速度为v1 末速度为v2 则速度的变化量 v v2 v1 移项得 v1 v v2 结论 速度的变化量 v可以用初速度v1末端指向末速度v2末端的有向线段来表示 五 匀速圆周运动的加速度 1 加速度的方向 设质点做半径为r的匀速圆周运动 经过 t从a运动到b v 结论 匀速圆周运动的瞬时加速度方向指向圆心 五 匀速圆周运动的加速度 1 加速度的方向 va va vb va vb v v v v 五 匀速圆周运动的加速度 2 加速度的大小 va vb 三角形oab和由va vb v组成的矢量三角形相似 r 例与练 1 对于向心加速度的公式 同学们有各自的看法 白胖同学说 从看 向心加速度与半径成反比 黑柱同学说 从看 a r 2向心加速度与半径成正比 这两个结论是否矛盾 谈谈你的看法 当v一定时 a与r成反比 当 一定时 a与r成正比 例与练 2 关于圆周运动的加速度 下列说法中正确的是 a 圆周运动的加速度方向一定指向圆心b 匀速圆周运动的加速度方向一定指向圆心c 匀速圆周运动的加速度一定不变d 匀速圆周运动的加速度大小一定不变 匀速圆周运动的物体速度大小不变 速度方向不断变化 向心加速度是描述物体速度方向变化快慢的物理量 例与练 3 甲 乙两物体都做匀速圆周运动 其质量之比为1 2 转动半径之比为1 2 在相等时间里甲转过60 乙转过45 则它们的加速度之比为 a 4 3b 2 3c 8 9d 9 16 例与练 4 如图所示装置中 三个轮的半径分别为r 2r 4r b点到圆心的距离为r 求图中a b c d各点的加速度之比 例与练 5 如图 一质点沿着半径r 2m的圆周 以n 1r s的转速逆时针匀速转动 求 1 从a点开始计时 经过0 25s的时间 质点速度的变化 2 质点向心加速度的大小 b v f g n f 匀速圆周运动的合外力方向 指向圆心 向心力 六 匀速圆周运动的合外力 1 合外力的方向 向心力不是新的性质的力 它是物体所受各力的合力 方向始终指向圆心 形象地称为向心力 它是我们过去所熟悉的重力 弹力 摩擦力等力的合力 六 匀速圆周运动的合外力 1 合外力的方向 o g n f g t f 六 匀速圆周运动的合外力 2 合外力的大小 六 匀速圆周运动的合外力 3 感受向心力的大小 1 手握绳结a 每秒1周 感受绳子拉力大小 2 手握绳结b 每秒1周 感受绳子拉力大小 3 手握绳结a 每秒2周 感受绳子拉力大小 比较 1 与 2 1 与 3 绳子拉力的大小 六 匀速圆周运动的合外力 4 验证向心力公式 1 由受力计算向心力 g t f f mg tan mg r h 2 由向心力公式计算向心力 验证 g h与 2 n t 2是否相等 六 匀速圆周运动的合外力 4 验证向心力公式 验证 g h与 2 n t 2是否相等 例与练 1 关于圆周运动的合外力 下列说法中正确的是 a 圆周运动的合外力方向一定指向圆心b 匀速圆周运动的合外力方向一定指向圆心c 匀速圆周运动的合外力一定不变d 匀速圆周运动的合外力大小一定不变 匀速圆周运动的物体速度大小不变 速度方向不断变化 匀速圆周运动向心力只改变物体速度方向 不改变物体速度大小 例与练 2 质量为m的球用长为l的细绳悬于天花板的o点 并使之在水平面内做匀速圆周运动 细线与竖直线成 角 则以下正确的是 a 摆球受重力 拉力和向心力的作用b 摆球只受重力 拉力的作用c 摆球做匀速圆周运动的向心力为mg tan d 摆球做匀速圆周运动的向心力为mg sin 例与练 3 甲 乙两物体都做匀速圆周运动 其质量之比为1 2 转动半径之比为1 2 在相等时间里甲转过60 乙转过45 则它们的合外力之比为 a 1 4b 2 3c 8 9d 4 9 例与练 4 a b两个物体放在旋转圆台上 动摩擦因数均为 a的质量为m b的质量为2m a离轴为r 2 b离轴为r 则当圆台旋转时 设a b都没有滑动 如下图所示 a b的向心加速度是a的向心加速度的两倍b b的静摩擦力是a的静摩擦力的两倍c 当圆台转速增加时 a比b先滑动d 当圆台转速增加时 b比a先滑动 mg n fa 例与练 5 如图所示 一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面 圆锥筒固定不动 两个质量相同的小球a和b紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动 则 a 球a的线速度一定大于球b的线速度 b 球a的角速度一定小于球b的角速度 c 球a的运动周期一定小于球b的运动周期 d 球a对筒壁的压力一定大于球b对筒壁的压力 mg n f 例与练 6 如图所示 mn为水平放置的光滑圆盘 半径为1 0m 其中心o处有一个小孔 穿过小孔的细绳两端各系一小球a和b a b两球的质量相等 圆盘上的小球a作匀速圆周运动 问 1 当a球的轨道半径为0 20m时 它的角速度是多大才能维持b球静止 2 若将前一问求得的角速度减半 怎样做才能使a作圆周运动时b球仍能保持静止 例与练 7 如图 细杆的一端与一小球相连 可绕过o点的水平轴自由转动现给小球一初速度 使它做圆周运动 图中a b分别表示小球轨道的最低点和最高点 则杆对球的作用力可能是 a a处为拉力 b处为拉力b a处为拉力 b处为推力c a处为推力 b处为拉力d a处为推力 b处为推力 例与练 8 南通在北纬32 求南通所在处质量为1kg的物体绕地轴做圆周运动所受向心力是多大 设地球半径r 6400km cos32 0 85 a o r r o 分析 首先应明确物体做匀速圆周运动 再确定圆周轨迹 圆心及半径 物体随地球自转的角速度 2 t 圆周半径r r cos32 f mr 2 mr cos32 2 t 2 代入数据可得f 2 87 10 2n 七 圆周运动实例分析 1 水平面内的圆周运动 1 汽车转弯 g n f 1 水平面内的圆周运动 若汽车速度过大 所需要的向心力过大 最大静摩擦力不足以提供向心力 汽车的轨道半径将变大 汽车离原来的轨道圆心越来越远 七 圆周运动实例分析 离心运动 1 汽车转弯 v f 七 圆周运动实例分析 1 水平面内的圆周运动 2 火车转弯 向心力由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供 fn 七 圆周运动实例分析 1 水平面内的圆周运动 2 火车转弯 向心力由重力g和支持力n的合力提供 g n f 例与练 1 水平路面对汽车的最大静摩擦力为汽车重力的k倍 在水平路面上沿半径为r的圆周转弯的汽车 其最大安全速率为 例与练 2 火车在某个弯道按规定运行速度40m s转弯时 内 外轨对车轮皆无侧压力 若火车在该弯道实际运行速度为30m s 则下列说法中正确的是 a 仅内轨对车轮有侧压力b 仅外轨对车轮有侧压力c 内 外轨对车轮都有侧压力d 内 外轨对车轮均无侧压力 例与练 3 火车以半径r 900m转弯 火车质量为8 105kg 轨道宽为l 1 4m 外轨比内轨高h 14cm 为了使铁轨不受轮缘的挤压 火车的速度应为多大 l h 七 圆周运动实例分析 2 竖直面内的圆周运动 1 汽车过桥 mg n f 七 圆周运动实例分析 2 竖直面内的圆周运动 1 汽车过桥 mg n f 例与练 4 汽车在拱桥的最高点 若速度很大 会发生什么现象 mg n f 汽车将飞离桥面 平抛运动 5 地球可以看做一个巨大的拱形桥 桥面的半径就是地球的半径 会不会出现这样的情况 速度大到一定程度时 地面对车的支持力是零 这时驾驶员与座椅之间的压力是多少 例与练 七 圆周运动实例分析 2 竖直面内的圆周运动 2 水流星 mg n f 七