高中物理 第五章 曲線運動 4 圓周運動課件 新人教版必修21.pptVIP

4圓周運動 第五章曲線運動 內(nèi)容索引 自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實基礎(chǔ) 重點探究啟迪思維探究重點 達(dá)標(biāo)檢測檢測評價達(dá)標(biāo)過關(guān) 自主預(yù)習(xí) 一 線速度1 定義 物體做圓周運動通過的與通過這段所用時間的比值 v 2 意義 描述做圓周運動的物體的快慢 3 方向 線速度是矢量 方向與圓弧 與半徑 4 勻速圓周運動 1 定義 沿著圓周運動 并且線速度大小的運動 2 性質(zhì) 線速度的方向是時刻的 所以是一種運動 弧長 弧長 運動 相切 垂直 處處相等 變化 變速 二 角速度1 定義 連接物體與圓心的半徑轉(zhuǎn)過的與轉(zhuǎn)過這一所用時間的比值 2 意義 描述物體繞圓心的快慢 3 單位 1 角的單位 國際單位制中 與的比值表示角的大小 即 其單位稱為弧度 符號 2 角速度的單位 弧度每秒 符號是或 角度 角度 轉(zhuǎn)動 弧長 半徑 rad rad s s 1 三 周期和轉(zhuǎn)速1 周期t 做圓周運動的物體轉(zhuǎn)過一周所用的 單位 2 轉(zhuǎn)速n 單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的 單位 或 3 周期和轉(zhuǎn)速的關(guān)系 t n單位為r s時 四 線速度與角速度的關(guān)系1 在圓周運動中 線速度的大小等于與的乘積 2 公式 v 時間 秒 s 圈數(shù) 轉(zhuǎn)每秒 r s 轉(zhuǎn)每分 r min 角速度大小 半徑 r 答案 即學(xué)即用1 判斷下列說法的正誤 1 做勻速圓周運動的物體 相同時間內(nèi)位移相同 2 做勻速圓周運動的物體 其合外力不為零 3 做勻速圓周運動的物體 其線速度不變 4 做勻速圓周運動的物體 其角速度大小不變 5 做勻速圓周運動的物體 周期越大 角速度越小 2 a b兩個質(zhì)點 分別做勻速圓周運動 在相等時間內(nèi)它們通過的弧長之比sa sb 2 3 轉(zhuǎn)過的圓心角之比 a b 3 2 那么它們的線速度之比va vb 角速度之比 a b 答案 解析 2 3 3 2 重點探究 一 線速度和勻速圓周運動 如圖所示為自行車的車輪 a b為輻條上的兩點 當(dāng)它們隨輪一起轉(zhuǎn)動時 回答下列問題 1 a b兩點的速度方向各沿什么方向 答案 答案兩點的速度方向均沿各自圓周的切線方向 2 如果b點在任意相等的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長相等 b做勻速運動嗎 答案b運動的方向時刻變化 故b做非勻速運動 導(dǎo)學(xué)探究 答案 3 勻速圓周運動的線速度是不變的嗎 勻速圓周運動的 勻速 同 勻速直線運動 的 勻速 一樣嗎 答案質(zhì)點做勻速圓周運動時 線速度的大小不變 方向時刻在變化 因此 勻速圓周運動只是速率不變 是變速曲線運動 而 勻速直線運動 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 4 a b兩點哪個運動得快 答案b點運動得快 1 對線速度的理解 1 線速度是物體做圓周運動的瞬時速度 線速度越大 物體運動得越快 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的切線方向上 3 線速度的大小 v s代表弧長 知識深化 2 對勻速圓周運動的理解 1 勻中有變 由于勻速圓周運動是曲線運動 其速度方向沿著圓周的切線方向 所以物體做勻速圓周運動時 速度的方向時刻在變化 2 勻速的含義 速度的大小不變 即速率不變 轉(zhuǎn)動快慢不變 即角速度大小不變 3 運動性質(zhì) 線速度的方向時刻改變 所以勻速圓周運動是一種變速運動 例1某質(zhì)點繞圓軌道做勻速圓周運動 下列說法中正確的是a 因為它速度大小始終不變 所以它做的是勻速運動b 它速度大小不變 但方向時刻改變 是變速運動c 該質(zhì)點速度大小不變 因而加速度為零 處于平衡狀態(tài)d 由于質(zhì)點做勻速圓周運動 其在相同時間內(nèi)通過的位移相同 答案 二 角速度 周期和轉(zhuǎn)速 導(dǎo)學(xué)探究 如圖所示 鐘表上的秒針 分針 時針以不同的角速度做圓周運動 1 秒針 分針 時針?biāo)鼈冝D(zhuǎn)動的快慢相同嗎 如何比較它們轉(zhuǎn)動的快慢 答案不相同 根據(jù)角速度公式 知 在相同的時間內(nèi) 秒針轉(zhuǎn)過的角度最大 時針轉(zhuǎn)過的角度最小 所以秒針轉(zhuǎn)得最快 2 秒針 分針和時針的周期分別是多大 答案秒針周期為60s 分針周期為60min 時針周期為12h 答案 1 對角速度的理解 1 角速度描述做圓周運動的物體繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢 角速度越大 物體轉(zhuǎn)動得越快 2 角速度的大小 代表在時間 t內(nèi)物體與圓心的連線轉(zhuǎn)過的角度 3 在勻速圓周運動中 角速度大小不變 是恒量 知識深化 2 對周期和頻率 轉(zhuǎn)速 的理解 1 周期描述了勻速圓周運動的一個重要特點 時間周期性 其具體含義是 描述勻速圓周運動的一些變化的物理量時 每經(jīng)過一個周期 大小和方向與初始時刻完全相同 如線速度等 2 當(dāng)單位時間取1s時 f n 頻率和轉(zhuǎn)速對勻速圓周運動來說在數(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 例2一精準(zhǔn)轉(zhuǎn)動的機(jī)械鐘表 下列說法正確的是a 秒針轉(zhuǎn)動的周期最長b 時針轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)速最大c 秒針轉(zhuǎn)動的角速度最小d 秒針的角速度為rad s 答案 解析 解析秒針轉(zhuǎn)動的周期最短 角速度最大 a c錯誤 時針轉(zhuǎn)動的周期最長 轉(zhuǎn)速最小 b錯誤 三 描述勻速圓周運動的各物理量之間的關(guān)系 1 描述勻速圓周運動的各物理量之間的關(guān)系 2 描述勻速圓周運動的各物理量之間關(guān)系的理解 1 角速度 周期 轉(zhuǎn)速之間關(guān)系的理解 物體做勻速圓周運動時 由 2 n知 角速度 周期 轉(zhuǎn)速三個物理量 只要其中一個物理量確定了 其余兩個物理量也確定了 2 線速度與角速度之間關(guān)系的理解 由v r知 r一定時 v v一定時 一定時 v r 答案 解析 答案10m s 例3做勻速圓周運動的物體 10s內(nèi)沿半徑為20m的圓周運動100m 試求物體做勻速圓周運動時 1 線速度的大小 答案 解析 答案0 5rad s 2 角速度的大小 3 周期的大小 答案4 s 針對訓(xùn)練1 2018 溫州市新力量聯(lián)盟高一第二學(xué)期期中聯(lián)考 機(jī)械鼠標(biāo)的正反面如圖1所示 鼠標(biāo)中定位球的直徑是2 0cm 如果將鼠標(biāo)沿直線勻速拖移12cm需要1s 則定位球的角速度為 答案 解析 圖1 r 1 0cm 0 01m 四 同軸轉(zhuǎn)動和皮帶傳動問題 導(dǎo)學(xué)探究 如圖為兩種傳動裝置的模型圖 1 甲圖為皮帶傳動裝置 試分析a b兩點的線速度及角速度關(guān)系 答案 答案皮帶傳動時 在相同的時間內(nèi) a b兩點通過的弧長相等 所以兩點的線速度大小相同 又v r 當(dāng)v一定時 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)動裝置 試分析a c兩點的角速度及線速度關(guān)系 答案同軸轉(zhuǎn)動時 在相同的時間內(nèi) a c兩點轉(zhuǎn)過的角度相等 所以這兩點的角速度相同 又因為v r 當(dāng) 一定時 線速度與半徑成正比 半徑大的線速度大 常見的傳動裝置及其特點 知識深化 例4 2018 溫州市六校協(xié)作體期中聯(lián)考 某新型自行車 采用如圖2甲所示的無鏈傳動系統(tǒng) 利用圓錐齒輪90 軸交 將動力傳至后軸 驅(qū)動后輪轉(zhuǎn)動 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 b c分別是兩個圓錐齒輪邊緣上的點 兩個圓錐齒輪中心軸到a b c三點的距離分別記為ra rb和rc ra rb rc 下列有關(guān)物理量大小關(guān)系正確的是 圖2 答案 解析 解析b點與c點的線速度相等 由于rb rc 所以 b c 故a錯誤 針對訓(xùn)練2如圖3所示的傳動裝置中 b c兩輪固定在一起繞同一軸轉(zhuǎn)動 a b兩輪用皮帶傳動 三個輪的半徑關(guān)系是ra rc 2rb 若皮帶不打滑 則a b c三輪邊緣上a b c三點的 答案 解析 a 角速度之比為2 1 2b 角速度之比為1 1 2c 線速度大小之比為1 2 2d 線速度大小之比為1 1 2 圖3 解析a b兩輪通過皮帶傳動 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 則b c兩輪的角速度相等 a b比較 va vb由v r得 a b rb ra 1 2b c比較 b c由v r得 vb vc rb rc 1 2所以 a b c 1 2 2va vb vc 1 1 2 故d正確 傳動問題是圓周運動部分的一種常見題型 在分析此類問題時 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)抓住以下兩個關(guān)鍵點 1 繞同一軸轉(zhuǎn)動的各點角速度 轉(zhuǎn)速n和周期t相等 而各點的線速度v r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 不打滑的摩擦傳動兩輪邊緣上各點線速度大小也相等 而角速度 與半徑r成反比 達(dá)標(biāo)檢測 1 對勻速圓周運動的認(rèn)識 對于做勻速圓周運動的物體 下列說法中不正確的是a 相等的時間內(nèi)通過的路程相等b 相等的時間內(nèi)通過的弧長相等c 相等的時間內(nèi)通過的位移相同d 在任何相等的時間內(nèi) 連接物體和圓心的半徑轉(zhuǎn)過的角度都相等 解析勻速圓周運動是指速度大小不變的圓周運動 因此在相等時間內(nèi)通過的路程相等 弧長相等 轉(zhuǎn)過的角度也相等 a b d項正確 相等時間內(nèi)通過的位移大小相等 方向不一定相同 故c項錯誤 答案 解析 1 2 3 4 5 解析由題意知v 4m s t 2s 根據(jù)角速度與周期的關(guān)系可知 rad s 3 14rad s 由線速度與角速度的關(guān)系v r得r 1 27m 由v 2 nr得轉(zhuǎn)速n 0 5r s 又由頻率與周期的關(guān)系得f 0 5hz 故a錯誤 符合題意 2 圓周運動各物理量的關(guān)系 一質(zhì)點做勻速圓周運動 其線速度大小為4m s 轉(zhuǎn)動周期為2s 下列說法中不正確的是a 角速度為0 5rad sb 轉(zhuǎn)速為0 5r sc 運動軌跡的半徑約為1 27md 頻率為0 5hz 答案 解析 1 2 3 4 5 3 同軸轉(zhuǎn)動問題 2016 浙江10月選考科目考試 在g20峰會 最憶是杭州 的文藝演出中 芭蕾舞蹈演員保持如圖4所示姿式原地旋轉(zhuǎn) 此時手臂上a b兩點角速度大小分別為 a b 線速度大小分別為va vb 則 答案 解析 圖4 a a bc vavb 解析由于a b兩處在人自轉(zhuǎn)的過程中周期一樣 所以根據(jù) 可知 a b兩處的角速度一樣 所以a b選項錯誤 根據(jù)v r 可知a處轉(zhuǎn)動半徑大 所以a處的線速度大 選項d正確 選項c錯誤 1 2 3 4 5 4 傳動問題 如圖5所示為一種齒輪傳動裝置 忽略齒輪嚙合部分的厚度 甲 乙兩個輪子的半徑之比為1 3 則在傳動的過程中 圖5 a 甲 乙兩輪的角速度之比為1 3b 甲 乙兩輪的周期之比為3 1c 甲 乙兩輪邊緣處的線速度之比為3 1d 甲 乙兩輪邊緣上的點相等時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長之比為1 1 答案 解析 1 2 3 4 5 解析這種齒輪傳動 與不打滑的皮帶傳動規(guī)律相同 即兩輪邊緣的線速度相等 故c錯誤 根據(jù)v r可知 又甲 乙兩個輪子的半徑之比r1 r2 1 3 故甲 乙兩輪的角速度之比 1 2 r2 r1 3 1