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.ppt

4圆周运动 1 认识匀速圆周运动的概念 理解线速度的概念 知道它就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度 理解角速度和周期的概念 会用它们的公式进行计算 2 理解线速度 角速度 周期之间的关系 v r 2 r t 3 理解匀速圆周运动是变速运动 教学目标 重点 线速度 角速度 周期的概念及引入的过程 掌握它们之间的联系 难点 理解线速度 角速度的物理意义及概念引入的必要性 重点难点 本节课从运动学的角度来研究匀速圆周运动 围绕着如何描述匀速圆周运动的快慢展开 要求理清各个物理量的相互关系 并能在具体的问题中加以应用 线速度 角速度和周期都是用来描述质点做匀速圆周运动快慢的物理量 用线速度比较质点做匀速圆周运动的快慢时 质点运动的圆周半径必须是相同的 用周期和角速度描述匀速圆周运动的快慢程度时 则不必考虑圆周的半径 在教学时应指明 我们可根据研究问题的方便 选用不同的描述方法 教学建议 导入一 1 实例观察 录像剪辑 地球和各个行星绕太阳的运动 转动的电唱机上每一点的运动 电风扇转动时各点的运动 2 归纳导入 学生观察 这几个运动的共同点是其轨迹是圆周 新课导入 教师 这节课我们就来学习最简单的圆周运动 匀速圆周运动 导入二 1 请学生列举生活中物体做圆周运动的实例 2 自行车的大齿轮 小齿轮 后轮上各点都在做圆周运动 其中a与b谁运动得更快 b与c谁运动得更快 新课导入 不同的同学对上述问题有不同的答案 但好像都有道理 原因在于我们确实可以从不同的角度来描述圆周运动 所以得出不同的结果 今天 我们就从几个角度来描述圆周运动 新课导入 线速度 周期 知识必备 知识点一 m s 切线方向 角速度 转速 知识必备 知识点二 弧度 rad 弧度每秒 转每秒 r s 1 线速度 角速度 周期 转速都是描述圆周运动快慢的物理量 圆周运动越快 线速度 角速度 周期 转速越大 2 线速度v与角速度 的大小关系是 周期的倒数是频率 符号是f 单位为hz 当转速的单位取转每秒 r s 时 频率大小等于转速大小 3 在两种传动装置中 齿轮 皮带的边缘 相等 同轴转动的各质点 相等 线速度 角速度 周期 转速之间的关系 知识必备 知识点三 越大 越大 越小 v r 线速度 角速度 想一想 匀速圆周运动是匀速运动吗 要点总结 学习互动 初步描述圆周运动的物理量及其关系 考点一 学习互动 例1考虑地球自转 乌鲁木齐和广州两地所在处物体具有的角速度和线速度相比较 a 乌鲁木齐处物体的角速度大 广州处物体的线速度大b 乌鲁木齐处物体的线速度大 广州处物体的角速度大c 两处物体的角速度 线速度都一样大d 两处物体的角速度一样大 但广州处物体的线速度比乌鲁木齐处物体的线速度要大 学习互动 答案 d 解析 由于乌鲁木齐和广州都绕地轴一起转动 故乌鲁木齐处物体随地球自转的角速度与广州处物体随地球自转的角速度相同 乌鲁木齐纬度高 乌鲁木齐处物体随地球自转的半径小于广州处物体随地球自转的半径 由v r知 乌鲁木齐处物体随地球自转的线速度小于广州处物体随地球自转的线速度 学习互动 点评 本题为涉及地球自转的圆周运动问题 对此类问题的分析要注意以下两点 1 地面上所有物体随地球自转而做圆周运动的角速度相同 2 不同纬度上的物体随地球自转所做圆周运动的半径不同 纬度越高的地方 半径越小 想一想 在轮轴 随地球自转的物体 传送带问题中 哪些角速度大小相同 哪些线速度大小相同 要点总结 学习互动 涉及圆周运动的传动问题 考点二 学习互动 学习互动 图5 4 1 学习互动 答案 b 学习互动 例3图5 4 2是自行车传动结构的示意图 其中 是大齿轮 是小齿轮 是后轮 1 已知脚踏板每n秒转一圈 则大齿轮 的角速度是 rad s 2 要知道在这种情况下自行车的行驶速度的大小 除需要测量大齿轮 的半径r1 小齿轮 的半径r2外 还需测量的物理量是 写出符号及物理意义 3 自行车的行驶速度大小是 用前两问涉及的物理量表示 图5 4 2 学习互动 学习互动 点评 本题为联系实际的传动问题 解题的关键是了解自行车的传动结构 其次是注意两方面关系 1 同轴转动的各点角速度 相同 而线速度v r 与半径r成正比 2 车链连接的两轮边缘上各点的线速度大小相等 想一想 日常生活中常见的周期性现象有哪些 要点总结 圆周运动具有 该类问题常出现多解问题 有些题目会涉及圆周运动 平抛运动 匀速直线运动等不同运动形式 两种不同的运动规律间必然有一个物理量在起桥梁作用 把两种不同运动联系起来 这一个物理量常常是 学习互动 涉及圆周运动的周期性问题 考点三 周期性 时间 学习互动 例4如图5 4 3所示 水平放置的圆筒绕其中心对称轴oo 匀速转动 转动的角速度 2 5 rad s 筒壁上p处有一小圆孔 筒壁很薄 筒的半径r 2m 当圆筒由图示位置开始转动时 圆孔正上方某高度h处有一小球由静止开始下落 已知圆孔的半径略大于小球的半径 若小球恰好落入圆筒小孔中 求释放小球的高度h 空气阻力不计 g取10m s2 图5 4 3 学习互动 学习互动 点评 本题考查的是自由落体运动的规律和圆周运动的知识的综合应用 尤其是要增强圆周运动周期性的解题意识 否则就会使答题不完整 备用习题 图5 4 5 备用习题 答案 a 备用习题 2 一台电动机的转速为1200r min 则转动周期为 s 角速度为 rad s 若其轮上a点到转轴的距离为0 5m 则a点的线速度为 m s 答案 0 0540 20 备用习题 3 如图所示的传动装置中 b c两轮固定在一起绕同一轴转动 a b两轮用皮带传动 三轮半径关系是ra rc 2rb 若皮带不打滑 求a b c轮边缘的a b c三点的角速度之比和线速度之比 答案 1 2 21 1 2 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 即va vb 1 1 由v r得 a b rb ra 1 2 b c两轮固定在一起绕同一轴转动 则b c两轮的角速度相同 即 b c 1 1 由v r得vb vc rb rc 1 2 因此 a b c 1 2 2 va vb vc 1 1 2 备用习题 4 如图所示 直径为d的纸制圆筒以角速度 绕轴o匀速转动 子弹沿直径穿过圆筒 若在圆筒旋转不到半周时子弹在圆筒上留下a b两个弹孔 已知ao bo夹角为 求子弹的速度大小 备用习题 5 如图所示 小球a在光滑的半径为r的圆形槽内做匀速圆周运动 当它运动到图中a点时 在圆形槽中心o点正上方h处 有一小球b沿oa方向以某一初速度水平抛出 结果恰好在a点与a球相碰 求a球做匀速圆周运动的周期的所有可能值 自我检测 1 初步描述圆周运动的物理量 多选 质点做匀速圆周运动 则 a 在任何相等的时间里 质点的位移都相等b 在任何相等的时间里 质点通过的路程都相等c 在任何相等的时间里 质点运动的平均速度都相同d 在任何相等的时间里 连接质点和圆心的半径转过的角度都相等 答案 bd 自我检测 自我检测 2 涉及圆周运动的传动问题 多选 如图5 4 4所示为皮带传动装置 左边是主动轮 右边是一个轮轴 a b c分别为轮边缘上的三点 已知ra rb rc 假设在传动过程中皮带不打滑 则下列说法正确的是 a a点与b点的角速度大小相等b a点与b点的线速度大小相等c c点线速度最大d c点的角速度最小 图5 4 4 答案 c 解析 由于a b是与皮带接触的点 所以a b两点的线速度大小相等 由于a c是同轴转动 则a c的角速度相等 三点角速度的