2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 圓周運(yùn)動(dòng) 第一節(jié) 勻速圓周運(yùn)動(dòng)課件 粵教版必修2.ppt

第一節(jié) 勻速圓周運(yùn)動(dòng),第二章 圓周運(yùn)動(dòng),內(nèi)容索引,自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測(cè) 檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí),1.圓周運(yùn)動(dòng)：如果質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是 ，那么這一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就叫做圓周運(yùn)動(dòng). 2.勻速圓周運(yùn)動(dòng)：質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)，如果在相等時(shí)間內(nèi)通過的_相等，那么，這種運(yùn)動(dòng)就叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng).,一、認(rèn)識(shí)圓周運(yùn)動(dòng),圓,圓弧長(zhǎng)度,二、如何描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢,1.線速度 (1)定義：質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)通過的 與通過這段 所用時(shí)間t的 比值，v . (2)意義：描述做圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn) 的快慢. (3)方向：線速度是矢量，方向與圓弧 ，與半徑 . 2.角速度 (1)定義：質(zhì)點(diǎn)所在半徑轉(zhuǎn)過的 跟轉(zhuǎn)過這一 所用時(shí)間t的比值， . (2)意義：描述物體繞圓心 的快慢.,弧長(zhǎng)l,弧長(zhǎng),運(yùn)動(dòng),相切,垂直,角度,角度,轉(zhuǎn)動(dòng),3.單位 (1)角的單位：國(guó)際單位制中， 與 的比值表示角度，即 ，角度的單位為弧度，用rad表示. (2)角速度的單位：弧度每秒，符號(hào)是 或 . (3)周期T：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的 ，單位： . (4)轉(zhuǎn)速n：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的 ，單位： 或 . 周期和轉(zhuǎn)速的關(guān)系：T (n單位為r/s時(shí)).,弧長(zhǎng),半徑,rad/s,rads1,時(shí)間,秒(s),圈數(shù),轉(zhuǎn)每秒(r/s),轉(zhuǎn)每分(r/min),三、線速度、角速度、周期間的關(guān)系,1.線速度與周期的關(guān)系：v . 2.角速度與周期的關(guān)系： . 3.線速度與角速度的關(guān)系：v .,r,答案,即學(xué)即用 1.判斷下列說法的正誤. (1)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng).( ) (2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，相同時(shí)間內(nèi)位移相同.( ) (3)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其合外力不為零.( ) (4)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其線速度不變.( ) (5)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其角速度不變.( ) (6)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，周期越大，角速度越小.( ),2.A、B兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，分別做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在相等時(shí)間內(nèi)它們通過的弧長(zhǎng)比lAlB23，轉(zhuǎn)過的圓心角比AB32，那么它們的線速度之比vAvB_，角速度之比AB_.,答案,解析,23 32,重點(diǎn)探究,圖1,如圖1所示為自行車的車輪，A、B為輻條上的兩點(diǎn)，當(dāng)它們隨輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，回答下列問題： (1)A、B兩點(diǎn)的速度方向各沿什么方向？,答案 兩點(diǎn)的速度方向均沿各自圓周的切線方向.,一、線速度和勻速圓周運(yùn)動(dòng),導(dǎo)學(xué)探究,答案,(2)如果B點(diǎn)在任意相等的時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)相等，B做勻速運(yùn)動(dòng)嗎？,答案 B運(yùn)動(dòng)的方向時(shí)刻變化，故B做非勻速運(yùn)動(dòng).,(3)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度是不變的嗎？勻速圓周運(yùn)動(dòng)的“勻速”同“勻速直線運(yùn)動(dòng)”的“勻速”一樣嗎？,答案 質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，線速度的大小不變，方向時(shí)刻在變化，因此，勻速圓周運(yùn)動(dòng)只是速率不變，是變速曲線運(yùn)動(dòng).而“勻速直線運(yùn)動(dòng)”中的“勻速”指的是速度不變，是大小、方向都不變，二者并不相同.,答案,(4)A、B兩點(diǎn)哪個(gè)運(yùn)動(dòng)得快？,答案 B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得快.,1.對(duì)線速度的理解 (1)線速度是物體做圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，線速度越大，物體運(yùn)動(dòng)得越快. (2)線速度是矢量，它既有大小，又有方向，線速度的方向在圓周各點(diǎn)的切線方向上. (3)線速度的大?。簐 ，l代表在時(shí)間t內(nèi)通過的弧長(zhǎng).,知識(shí)深化,2.對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的理解 (1)勻中有變：由于勻速圓周運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，其速度方向沿著圓周的切線方向，所以物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度的方向時(shí)刻在變化. (2)勻速的含義 速度的大小不變，即速率不變； 轉(zhuǎn)動(dòng)快慢不變，即角速度大小不變. (3)運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 線速度的方向時(shí)刻改變，所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng).,例1 (多選)某質(zhì)點(diǎn)繞圓軌道做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是 A.因?yàn)樗乃俣却笮∈冀K不變，所以它做的是勻速運(yùn)動(dòng) B.該質(zhì)點(diǎn)速度大小不變，但方向時(shí)刻改變，是變速運(yùn)動(dòng) C.該質(zhì)點(diǎn)速度大小不變，因而加速度為零，處于平衡狀態(tài) D.該質(zhì)點(diǎn)做的是變速運(yùn)動(dòng)，具有加速度，故它所受合力不等于零,答案,如圖2所示，鐘表上的秒針、分針、時(shí)針以不同的角速度做圓周運(yùn)動(dòng). (1)秒針、分針、時(shí)針?biāo)鼈冝D(zhuǎn)動(dòng)的快慢相同嗎？如何比較它們轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢？,答案,二、角速度、周期和轉(zhuǎn)速,導(dǎo)學(xué)探究,圖2,答案 不相同.根據(jù)角速度公式 知，在相同的時(shí)間內(nèi)，秒針轉(zhuǎn)過的角度最大，時(shí)針轉(zhuǎn)過的角度最小，所以秒針轉(zhuǎn)得最快.,(2)秒針、分針和時(shí)針的周期分別是多大？,答案,答案 秒針周期為60 s，分針周期為60 min，時(shí)針周期為12 h.,1.對(duì)角速度的理解 (1)角速度描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，角速度越大，物體轉(zhuǎn)動(dòng)得越快. (2)角速度的大?。?，代表在時(shí)間t內(nèi)物體與圓心的連線轉(zhuǎn)過的角度. (3)在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，角速度為恒量.,知識(shí)深化,2.對(duì)周期和頻率(轉(zhuǎn)速)的理解 (1)周期描述了勻速圓周運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要特點(diǎn)時(shí)間周期性.其具體含義是：描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的一些變化的物理量，每經(jīng)過一個(gè)周期時(shí)，大小和方向與初始時(shí)刻完全相同，如線速度等. (2)當(dāng)單位時(shí)間取1 s時(shí)，fn.頻率和轉(zhuǎn)速對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)說在數(shù)值上是相等的，但頻率具有更廣泛的意義，兩者的單位也不相同. 3.周期、頻率和轉(zhuǎn)速間的關(guān)系：T .,例2 (多選)一精準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械鐘表，下列說法正確的是 A.秒針轉(zhuǎn)動(dòng)的周期最長(zhǎng) B.時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速最小 C.秒針轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度最大 D.秒針的角速度為 rad/s,答案,解析,解析 秒針轉(zhuǎn)動(dòng)的周期最短，角速度最大，A錯(cuò)誤，C正確； 時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的周期最長(zhǎng)，轉(zhuǎn)速最小，B正確；,1.描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量之間的關(guān)系,三、描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量之間的關(guān)系,(3)vr.,2.描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量之間關(guān)系的理解 (1)角速度、周期、轉(zhuǎn)速之間關(guān)系的理解：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由 2n知，角速度、周期、轉(zhuǎn)速三個(gè)物理量，只要其中一個(gè)物理量確定了，其余兩個(gè)物理量也確定了. (2)線速度與角速度之間關(guān)系的理解：由vr知，r一定時(shí)，v；v一定時(shí)， ；一定時(shí)，vr.,例3 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，10 s內(nèi)沿半徑為20 m的圓周運(yùn)動(dòng)100 m，試求物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)： (1)線速度的大?。?答案,解析,答案 10 m/s,(2)角速度的大??；,答案,解析,答案 0.5 rad/s,(3)周期.,答案 4 s,針對(duì)訓(xùn)練1 (多選)火車以60 m/s的速率轉(zhuǎn)過一段彎道，某乘客發(fā)現(xiàn)放在桌面上的指南針在10 s內(nèi)勻速轉(zhuǎn)過了約10.在此10 s時(shí)間內(nèi)，火車 A.運(yùn)動(dòng)路程為600 m B.加速度為零 C.角速度約為1 rad/s D.轉(zhuǎn)彎半徑約為3.4 km,答案,解析,解析 由svt知，s600 m，A對(duì). 在彎道做圓周運(yùn)動(dòng)，火車加速度不為零，B錯(cuò).,如圖3為兩種傳動(dòng)裝置的模型圖. (1)甲圖為皮帶傳動(dòng)裝置，試分析A、B兩點(diǎn)的線速度及角速度關(guān)系.,四、同軸轉(zhuǎn)動(dòng)和皮帶傳動(dòng)問題,圖3,答案 皮帶傳動(dòng)時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)，A、B兩點(diǎn)通過的弧長(zhǎng)相等，所以兩點(diǎn)的線速度大小相同，又vr，當(dāng)v一定時(shí)，角速度與半徑成反比，半徑大的角速度小.,答案,(2)乙圖為同軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，試分析A、C兩點(diǎn)的角速度及線速度關(guān)系.,答案 同軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)，A、C兩點(diǎn)轉(zhuǎn)過的角度相等，所以這兩點(diǎn)的角速度相同，又因?yàn)関r，當(dāng)一定時(shí)，線速度與半徑成正比，半徑大的線速度大.,答案,常見的傳動(dòng)裝置及其特點(diǎn),知識(shí)深化,例4 (多選)如圖4所示的傳動(dòng)裝置中，B、C兩輪固定在一起繞同一軸轉(zhuǎn)動(dòng)，A、B兩輪用皮帶傳動(dòng)，三個(gè)輪的半徑關(guān)系是rArC2rB.若皮帶不打滑，則A、B、C三輪邊緣上a、b、c三點(diǎn)的 A.角速度之比為122 B.角速度之比為112 C.線速度大小之比為122 D.線速度大小之比為112,圖4,答案,解析,解析 A、B兩輪通過皮帶傳動(dòng)，皮帶不打滑，則A、B兩輪邊緣的線速度大小相等，B、C兩輪固定在一起繞同一軸轉(zhuǎn)動(dòng)，則B、C兩輪的角速度相等. a、b比較：vavb 由vr得：abrBrA12 b、c比較：bc 由vr得：vbvcrBrC12 所以abc122 vavbvc112 故A、D正確.,傳動(dòng)問題是圓周運(yùn)動(dòng)部分的一種常見題型，在分析此類問題時(shí)，關(guān)鍵是要明確什么量相等，什么量不等，在通常情況下，應(yīng)抓住以下兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)： (1)繞同一軸轉(zhuǎn)動(dòng)的各點(diǎn)角速度、轉(zhuǎn)速n和周期T相等，而各點(diǎn)的線速度vr與半徑r成正比； (2)鏈條和鏈條連接的輪子邊緣線速度的大小相等，不打滑的摩擦傳動(dòng)兩輪邊緣上各點(diǎn)線速度大小也相等，而角速度 與半徑r成反比.,針對(duì)訓(xùn)練2 (多選)如圖5所示為一種齒輪傳動(dòng)裝置，忽略齒輪嚙合部分的厚度，甲、乙兩個(gè)輪子的半徑之比為13，則在傳動(dòng)的過程中 A.甲、乙兩輪的角速度之比為31 B.甲、乙兩輪的周期之比為31 C.甲、乙兩輪邊緣處的線速度之比為31 D.甲、乙兩輪邊緣上的點(diǎn)相等時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)之比為11,圖5,答案,解析,解析 這種齒輪傳動(dòng)，與不打滑的皮帶傳動(dòng)規(guī)律相同，即兩輪邊緣的線速度相等，故C錯(cuò)誤； 根據(jù)線速度的定義v 可知，弧長(zhǎng)lvt，故D正確； 根據(jù)vr可知 ，又甲、乙兩個(gè)輪子的半徑之比r1r213，故甲、乙兩輪的角速度之比12r2r131，故A正確； 周期T ，所以甲、乙兩輪的周期之比T1T22113，故B錯(cuò)誤.,達(dá)標(biāo)檢測(cè),1,2,3,1.(對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí))對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，下列說法中不正確的是 A.相等的時(shí)間內(nèi)通過的路程相等 B.相等的時(shí)間內(nèi)通過的弧長(zhǎng)相等 C.相等的時(shí)間內(nèi)通過的位移相同 D.在任何相等的時(shí)間內(nèi)，連接物體和圓心的半徑轉(zhuǎn)過的角度都相等,答案,解析,4,解析 勻速圓周運(yùn)動(dòng)是指速度大小不變的圓周運(yùn)動(dòng)，因此在相等時(shí)間內(nèi)通過的路程相等，弧長(zhǎng)相等，轉(zhuǎn)過的角度也相等，A、B、D項(xiàng)正確； 相等時(shí)間內(nèi)通過的位移大小相等，方向不一定相同，故C項(xiàng)錯(cuò)誤.,2.(描述圓周運(yùn)動(dòng)各物理量的關(guān)系)一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其線速度大小為4 m/s，轉(zhuǎn)動(dòng)周期為2 s，下列說法中不正確的是 A.角速度為0.5 rad/s B.轉(zhuǎn)速為0.5 r/s C.運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑約為1.27 m D.頻率為0.5 Hz,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,3.(傳動(dòng)問題)某新型自行車，采用如圖6甲所示的無(wú)鏈傳動(dòng)系統(tǒng)，利用圓錐齒輪90軸交，將動(dòng)力傳至后軸，驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，杜絕了傳統(tǒng)自行車“掉鏈子”問題.如圖乙所示是圓錐齒輪90軸交示意圖，其中A是圓錐齒輪轉(zhuǎn)軸上的點(diǎn)，B、C分別是兩個(gè)圓錐齒輪邊緣上的點(diǎn)，兩個(gè)圓錐齒輪中心軸到A、B、C三點(diǎn)的距離分別記為rA、rB和rC(rArBrC).下列有關(guān)物理量大小關(guān)系正確的是 A.B點(diǎn)與C點(diǎn)的角速度：BC B.C點(diǎn)與A點(diǎn)的線速度：vC vA C.B點(diǎn)與A點(diǎn)的線速度：vB vA D.B點(diǎn)和C點(diǎn)的線速度：vB>vC,圖6,答案,1,2,3,4,解析,解析 B點(diǎn)與C點(diǎn)的線速度大小相等，由于rBrC，所以BC，故A、D錯(cuò)誤；,1,2,3,4,4.(圓周運(yùn)動(dòng)的周期性)如圖7所示，半徑為R的圓盤繞垂直于盤面的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其正上方h處沿OB方向水平拋出一小球，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，要使球與盤只碰一次，且落點(diǎn)為B，求小球的初速度及圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度的大小.,答案,解析,1,2,3,4,圖7,解析 設(shè)球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，此圓盤轉(zhuǎn)過角，,1,2,3,4,n2(n1,2,3，) 又因?yàn)閠,