湖南省中方縣高中物理 第五章 曲線運(yùn)動 5.4 圓周運(yùn)動教案 新人教版必修2.doc
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4 圓周運(yùn)動 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.認(rèn)識勻速圓周運(yùn)動的概念,理解線速度的概念,知道它就是物體做勻速圓周運(yùn)動的瞬時速度;理解角速度和周期的概念,會用它們的公式進(jìn)行計算. 2.理解線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系. 3.理解勻速圓周運(yùn)動是變速運(yùn)動. 自主探究 1.線速度:圓周運(yùn)動的線速度就是它的瞬時速度,勻速圓周運(yùn)動線速度的大小等于做勻速圓周運(yùn)動的物體通過的 和 的比值,即v= .線速度是 量,它既有 又有 ,線速度的單位: (國際單位). 2.角速度:連接運(yùn)動物體和圓心的半徑轉(zhuǎn)過的 和 的比值,叫做圓周運(yùn)動的角速度,即ω= .角速度的國際單位為 ,符號為 ,勻速圓周運(yùn)動的角速度 (選填“變”或“不變”). 3.周期:做勻速圓周運(yùn)動的物體 叫周期,周期用T表示,其國際單位為 . 4.線速度與角速度的關(guān)系用公式表示為 . 合作探究 一、圓周運(yùn)動 演示1:用細(xì)線拴住的小球,演示水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動,提醒學(xué)生注意觀察小球運(yùn)動軌跡有什么特點. 演示2:教師在講臺上轉(zhuǎn)動微型電風(fēng)扇,讓學(xué)生觀察電風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動,注意觀察用紅色膠帶選定的點的運(yùn)動軌跡有什么特點. 歸納總結(jié):圓周運(yùn)動: 二、線速度 [小組合作]做圓周運(yùn)動物體上的質(zhì)點,哪些運(yùn)動得較慢?哪些運(yùn)動得較快?我們應(yīng)該如何比較它們運(yùn)動的快慢呢? 閱讀教材第16~17頁,回答下列問題: 線速度 1.物理意義: . 2.定義: . 3.大小: . 4.方向: . 5.單位: . 6.勻速圓周運(yùn)動: 概念: . 運(yùn)動特點:線速度大小 ,方向 ,它是 運(yùn)動,只是 保持不變. 思考:勻速圓周運(yùn)動能否說成勻速運(yùn)動? [鞏固訓(xùn)練]做勻速圓周運(yùn)動的物體,線速度 不變, 時刻在變,線速度是 (選填“恒量”或“變量”),勻速圓周運(yùn)動的性質(zhì)是 ,勻速的含義是 . 三、角速度 演示:展示正在運(yùn)動的鐘表 [小組合作]同一根指針上不同的點,其線速度大小卻不一樣,而它們是應(yīng)該有共同點的.因此這就需要我們?nèi)ニ伎?描述圓周運(yùn)動的快慢,除了用線速度外,還有沒有其他方法? 角速度 1.定義: . 2.大小: ,單位: . 3.物理意義: . 思考:有人說,勻速圓周運(yùn)動是線速度不變的運(yùn)動,也是角速度不變的運(yùn)動,這兩種說法正確嗎?為什么? 四、周期和轉(zhuǎn)速 1.做圓周運(yùn)動的物體 叫轉(zhuǎn)速,符號: ,單位: . 2.做圓周運(yùn)動的物體 叫周期,符號: ,單位: . *3.頻率:單位時間內(nèi)完成圓周運(yùn)動的次數(shù),稱為頻率,用符號f表示,單位赫茲(Hz). 在描述勻速圓周運(yùn)動時,頻率f在數(shù)值上等于轉(zhuǎn)速n,f=n= 五、線速度、角速度、周期之間的關(guān)系 一物體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動時,則: 1.它運(yùn)動一周所用的時間叫 ,用T表示.它在周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長為 ,由此可知它的線速度為 . 2.一個周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為 ,物體的角速度為 . 3.角速度ω與周期T的關(guān)系: . 4.線速度v與周期T的關(guān)系: . 5.線速度v與角速度ω的關(guān)系: . 6.角速度ω與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系: . 若n=2r/s,則ω= ; 若n=2r/min,則ω= . 思考: 1.物體做勻速圓周運(yùn)動時,v、ω、T是否改變? 2.住在北京的小明與住在廣州的小華都在隨地球自轉(zhuǎn).小明認(rèn)為他倆轉(zhuǎn)得一樣快,小華認(rèn)為他比小明運(yùn)動得快,你認(rèn)為呢? 【例1】地球上的物體隨著地球一起繞地軸自轉(zhuǎn),地球上不同緯度的物體的周期一樣嗎?角速度一樣嗎?線速度大小一樣嗎? 【例2】(1)分析下圖輪上各點的角速度有什么關(guān)系? 分析得到: . (2)分析下圖中,A、B兩點的線速度有什么關(guān)系? 分析得到: . 課堂檢測 1.靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動,下列說法正確的是( ) A.它們的運(yùn)動周期都是相同的 B.它們的線速度都是相同的 C.它們的線速度大小都是相同的 D.它們的角速度是不同的 2.關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動的物體的線速度、角速度、周期的關(guān)系,下面說法中正確的是( ) A.線速度大的角速度一定大 B.線速度大的周期一定小 C.角速度大的半徑一定小 D.角速度大的周期一定小 3.如圖所示是一個玩具陀螺,a、b、c是陀螺外表面上的三個點.當(dāng)陀螺繞垂直于地面的軸線以角速度ω穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時,下列表述正確的是( ) A.a、b、c三點的線速度大小相等 B.a、b、c三點的角速度相等 C.a、b的角速度比c的大 D.c的線速度比a、b的大 4.甲、乙兩個做勻速圓周運(yùn)動的質(zhì)點,它們的角速度之比為3∶1,線速度之比為2∶3,那么下列說法中正確的是( ) A.它們的半徑之比為2∶9 B.它們的半徑之比為1∶2 C.它們的周期之比為2∶3 D.它們的周期之比為1∶3 5.如圖所示為一種早期的自行車,這種不帶鏈條傳動的自行車前輪的直徑很大,這樣的設(shè)計在當(dāng)時主要是為了( ) A.提高速度 B.提高穩(wěn)定性 C.騎行方便 D.減小阻力 6.如圖所示,兩個小球固定在一根長為l的桿的兩端,繞桿上的O點做圓周運(yùn)動.當(dāng)小球A的速度為vA時,小球B的速度為vB,則軸心O到小球A的距離是( ) A.vA(vA+vB)l B. C. D. 7.某品牌電動自行車的銘牌如下: 車型:20英寸 (車輪直徑:508mm) 電池規(guī)格:36V 12Ah(蓄電池) 整車質(zhì)量:40kg 額定轉(zhuǎn)速:210r/min 外形尺寸:L1 800 mmW650 mmH1 100 mm 充電時間:2~8 h 電機(jī):后輪驅(qū)動、直流永磁式電機(jī) 額定工作電壓/電流:36V/5 A 根據(jù)此銘牌中的有關(guān)數(shù)據(jù),可知該車的額定時速約為( ) A.15km/h B.18km/h C.20km/h D.25km/h 8.如圖所示,一個圓環(huán)繞著一沿豎直方向通過圓心的軸OO做勻速轉(zhuǎn)動,M點和圓心的連線與豎直軸的夾角為60,N點和圓心的連線與豎直軸的夾角為30,則環(huán)上M、N兩點的線速度大小之比vM∶vN= ,角速度大小之比ωM∶ωN= ,周期大小之比TM∶TN= . 9.如果把鐘表上的時針、分針、秒針看成勻速轉(zhuǎn)動,那么它們的角速度之比為ω時∶ω分∶ω秒= ;設(shè)時針、分針、秒針的長度之比為1∶1.5∶1.8,那么三個指針尖端的線速度大小之比為v時∶v分∶v秒= . 10.如圖所示,兩個摩擦傳動的輪子,A為主動輪,轉(zhuǎn)動的角速度為ω.已知A、B輪的半徑分別是R1和R2,C點離圓心的距離為,求C點處的角速度和線速度. 11.2009年花樣滑冰世錦賽雙人滑比賽中,張丹、張昊再次獲得亞軍.張昊(男)以自己為轉(zhuǎn)軸拉著張丹(女)做勻速圓周運(yùn)動,轉(zhuǎn)速為30r/min,張丹的腳到轉(zhuǎn)軸的距離為1.6m.求: (1)張丹做勻速圓周運(yùn)動的角速度; (2)張丹的腳運(yùn)動速度的大小. 12.觀察自行車的主要傳動部件,了解自行車是怎樣用鏈條傳動來驅(qū)動后輪前進(jìn)的,如圖所示,是鏈條傳動的示意圖,兩個齒輪俗稱“牙盤”,試分析并討論: (1)同一齒輪上各點的線速度、角速度是否相同? (2)兩個齒輪相比較,其邊緣的線速度大小是否相同?角速度是否相同?轉(zhuǎn)速是否相同? (3)兩個齒輪的轉(zhuǎn)速與齒輪的直徑有什么關(guān)系?你能推導(dǎo)出兩齒輪的轉(zhuǎn)速n1、n2與齒輪的直徑d1、d2的關(guān)系嗎? 參考答案 自主探究 1.弧長 所用時間 矢 大小 方向 米每秒 2.圓心角 所用時間 弧度每秒 rad/s 不變 3.運(yùn)動一周所用的時間 秒 4.v=ωr 合作探究 一、圓周運(yùn)動 演示1:小球的運(yùn)動軌跡是一個圓周. 演示2:葉片上選定的點的運(yùn)動軌跡是一個圓周. 圓周運(yùn)動:在物理學(xué)中,把質(zhì)點的運(yùn)動軌跡是圓或圓弧的一部分的運(yùn)動叫做圓周運(yùn)動. 二、線速度 [小組合作]離轉(zhuǎn)軸越近的點運(yùn)動得越慢,離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)的點運(yùn)動得越快,用v=表示. 1.描述質(zhì)點沿圓周運(yùn)動的快慢 2.質(zhì)點做圓周運(yùn)動通過的弧長Δs和所用時間Δt的比值叫做線速度 3.v= 4.質(zhì)點在圓周某點的線速度方向沿圓周上該點的切線方向 5.m/s 6.物體沿著圓周運(yùn)動,并且線速度的大小處處相等,這種運(yùn)動叫做勻速圓周運(yùn)動 不變 時刻變化 變速曲線 線速度大小 思考:勻速圓周運(yùn)動不能說成勻速運(yùn)動,它是一種變加速曲線運(yùn)動. [鞏固訓(xùn)練]大小 方向 變量 變加速曲線運(yùn)動 勻速率 三、角速度 [小組合作]可以用單位時間轉(zhuǎn)過的角度來表示. 1.質(zhì)點所在的半徑轉(zhuǎn)過圓心角Δθ和所用時間Δt的比值叫做角速度 2.ω= rad/s 3.描述質(zhì)點轉(zhuǎn)過圓心角的快慢 思考:勻速圓周運(yùn)動中,線速度大小不變、方向改變,角速度不變,所以勻速圓周運(yùn)動是角速度不變的運(yùn)動.因此第一種說法錯誤,第二種說法正確. 四、周期和轉(zhuǎn)速 1.在單位時間內(nèi)所轉(zhuǎn)過的圈數(shù) n r/s或r/min 2.運(yùn)動一周所用的時間 T s 五、線速度、角速度、周期之間的關(guān)系 1.周期 2πr 2.2π 3.ω= 4.v= 5.v=ωr 6.ω=2πn 4πrad/s rad/s 思考:1.物體做勻速圓周運(yùn)動時,線速度大小不變但方向變化、角速度和周期不變. 2.兩人角速度相同,線速度不同,小華的線速度大. [例1]不同緯度的物體周期一樣,角速度一樣,線速度大小不一定一樣. [例2](1)同一圓上各點角速度相等 (2)線速度大小相等,皮帶傳動和齒輪傳動中兩個輪緣上的點的線速度大小相同 課堂檢測 1.A 2.D 3.B 4.AD 5.A 6.B 7.C 8.∶1 1∶1 1∶1 9.1∶12∶720 1∶18∶1296 10.C點處的角速度為ω,線速度為ω 11.(1)3.14rad/s (2)5.0 m/s 12.(1)線速度不同 角速度相同 (2)線速度大小相同 角速度不同 轉(zhuǎn)速不同 (3)成反比 n1d1=n2d2- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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