2020高中物理 第五章 曲线运动 第4节 圆周运动课件 新人教版必修2

第五章,曲线运动,第四节圆周运动,素养目标定位,素养思维脉络,课前预习反馈,1线速度(1)定义：线速度的大小等于质点通过的_与所用_的比值。(2)定义式：v_。单位：米每秒(m/s)(3)意义：描述做圆周运动的物体_的快慢。(4)方向：物体在某一时刻或某一位置的线速度方向就是圆弧上该点的_方向。,知识点1,描述圆周运动的物理量,弧长s,时间t,运动,切线,2角速度(1)定义：在圆周运动中，连接运动物体和圆心的半径转过的_和所用_的比值。(2)定义式：_。(3)意义：描述物体绕圆心_的快慢。(4)单位：在国际单位制中，角速度的单位是_，符号为rad/s。,角度,时间t,转动,弧度/秒,3周期(1)定义：做匀速圆周运动的物体，转过_所用的时间，叫做周期，用t表示。(2)单位：秒，符号s。4转速(1)定义：物体单位时间所转过的_，常用符号n表示。(2)单位：转每分、转每秒，符号r/min、r/s。,一周,圈数,在圆周运动中，线速度的大小等于_与半径的乘积，关系式为v_。,知识点2,线速度与角速度的关系,角速度大小,r,1定义线速度的大小_的圆周运动。2特点(1)线速度大小处处相等，方向时刻变化，是一种_运动。(2)角速度_。(3)转速、周期不变。,知识点3,匀速圆周运动,处处相等,变速,不变,判一判(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，其角速度不变。()(6)做匀速圆周运动的物体，转速越大，角速度越大。(),辨析思考,选一选(多选)某老师在做竖直面内圆周运动快慢的实验研究，并给运动小球拍了频闪照片，如图所示(小球相邻影像间的时间间隔相等)，小球在最高点和最低点的运动快慢比较，下列说法中正确的是(),a该小球所做的运动不是匀速圆周运动b最高点附近小球相邻影像间弧长短，线速度小，运动较慢c最低点附近小球相邻影像间圆心角大，角速度大，运动较快d小球在相邻影像间运动时间间隔相等，最高点与最低点运动一样快,abc,解析：由所给频闪照片可知，在最高点附近，像间弧长较小，表明最高点附近的线速度较小，运动较慢；在最低点附近，像间弧长较大，对应相同时间内通过的圆心角较大，故角速度较大，运动较快，a、b、c选项正确，d选项不正确。,想一想拍苍蝇与物理有关。市场上出售的蝇拍(如图所示)把长约30cm，拍头长12cm、宽10cm，这种拍的使用效果往往不好，拍未到，蝇已飞。有人将拍把增长到60cm，结果是打一个准一个，你能解释其原因吗？,答案：苍蝇的反应很灵敏，只有拍头的速度足够大时才能击中，而人转动手腕的角速度是有限的。由vr知，当增大转动半径(即拍把长)时，如由30cm增大到60cm，则拍头速度增大为原来的2倍，此时，苍蝇就难以逃生了。,课内互动探究,探究一描述圆周运动的物理量及其关系,月球绕地球运动，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？请看下面地球和月球的“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。月球说；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，还是月球说得对？,1,提示：地球和月球说的均是片面的，它们选择描述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球绕地球运动的线速度大，而月球绕地球转动的角速度比地球绕太阳转动的角度速度大。,1匀速圆周运动的特点(1)“变”与“不变”描述匀速圆周运动的四个物理量中，角速度、周期和转速恒定不变，线速度是变化的；(2)性质匀速圆周运动中的“匀速”不同于匀速直线运动中的“匀速”，这里的“匀速”是“匀速率”的意思，匀速圆周运动是变速运动。,2匀速圆周运动的线速度、角速度、周期、频率、转速的比较,如图所示，由于地球自转，地球上的一切物体都随地球一起转动，现有a、b两人，a在赤道上，b在北纬60处，a、b两人的角速度、线速度分别是多少？(地球半径r6400km),典例1,解题指导：确定物体的角速度和线速度的大小，首先应确定物体做匀速圆周运动的圆心、半径、运动的平面及轨迹，然后找到各物理量之间的相互关系。,答案：ab7.3105rad/sva467.2m/svb233.6m/s,对点训练1如图所示，如果把钟表上的时针、分针、秒针看成匀速转动，那么它们的角速度之比为时分秒_；设时针、分针、秒针的长度之比为11.51.8，那么三个指针尖端的线速度大小之比为v时v分v秒_。,112720,1181296,探究二常见的三种传动装置及其特点,如图为一辆自行车传动装置的结构图，观察自行车是怎样用链条传动来驱动后轮前进的，请思考：,2,(1)同一齿轮上到转轴距离不同的各点的线速度、角速度是否相同？(2)两个齿轮相比较，其边缘的线速度是否相同？角速度是否相同，转速是否相同？提示：(1)线速度不同，角速度相同(2)线速度相同，角速度不同，转速不同,三种传动装置及其特点,特别提醒：在处理传动装置中各物理量间的关系时，关键是确定其相同的量(线速度或角速度)，再由描述圆周运动的各物理量间的关系，确定其他各量间的关系。,(2019河南省洛阳市高一下学期检测)如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘的上一点，左侧是一轮轴，大轮的半径为4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在转动过程中，皮带不打滑，则()aa点与b点的线速度大小相等ba点与b点的角速度大小相等ca点与c点的线速度大小相等da点与d点的线速度大小相等,c,典例2,解题指导：在分析传动装置中各物理量间的关系时，要牢记下面的两个关系：(1)靠皮带、齿轮或摩擦传动的轮子，在不打滑的情况下，轮子边缘上各点的线速度大小相等，角速度则与半径成反比；(2)同一轮子或同轴传动的轮子上各点运动的角速度、转速n和周期t均相等，线速度则与半径成正比。解析：左、右两轮通过皮带传动，在皮带不打滑的前提下，a、c两点的线速度大小相等，b、c、d三点的角速度大小相等，即vavc，bcd由vr可得：vbr，vc2r，vd4r显然vdvcvb，则vdvavb又vara，vbrb，则ab，a、b、d三项错误，c项正确。,对点训练2(多选)(2018江苏省苏州市高一上学期期末)明代出版的天工开物一书中就有牛力齿轮翻车的图画(如图所示)，记录了我们祖先的劳动智慧，若a、b、c三齿轮半径的大小关系如图(rarbrc)，则()a线速度vavbvcb线速度vac,ac,解析：齿轮a与齿轮b是同缘传动，边缘点线速度相等，故vavb，因为半径关系为rarb，根据公式vr可知，a的角速度小于b的角速度，即ab;b与c是同轴传动，角速度相等，即cb，所以角速度关系为：abc，故c正确，d错误；b、c两轮角速度相等。根据公式vr可知，半径比较大的齿轮b比c边缘的线速度大，即vcvb，结合以上可得：vcvbva，故a正确，b错误。,核心素养提升,1分析多解原因：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。,匀速圆周运动的多解问题处理方法,2确定处理方法：(1)抓住联系点：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)先特殊后一般：分析问题时可暂时