高中物理《必修2》5.4《圓周運(yùn)動(dòng)》人教版

第四章曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)§5.4圓周運(yùn)動(dòng)前面我們學(xué)習(xí)了曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中的一種運(yùn)動(dòng)實(shí)例，如：“平拋運(yùn)動(dòng)”、“斜拋運(yùn)動(dòng)”等，其實(shí)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)還有很多種，圓周運(yùn)動(dòng)也是一種。今天這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)另一種曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，也是圓周運(yùn)動(dòng)中最簡(jiǎn)單的一種——?jiǎng)蛩賵A周運(yùn)動(dòng)?！紵嵘怼揭?、你對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)有什么認(rèn)識(shí)？前面我們?cè)谥本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)中學(xué)習(xí)過(guò)勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。所謂勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，指質(zhì)點(diǎn)沿直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，在相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相等，這樣的運(yùn)動(dòng)叫勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。同樣的，我們可以類(lèi)似的給出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的定義2）、勻速圓周運(yùn)動(dòng)定義：質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)，如果在相等的時(shí)間里通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度相等，這種運(yùn)動(dòng)就叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。電風(fēng)扇選用不同的檔位時(shí)，葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢不同，但都是圓周運(yùn)動(dòng)。二、那如何來(lái)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢呢？

勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速度等于位移和時(shí)間的比值，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移越大，說(shuō)明物體的速度越大，運(yùn)動(dòng)的越快。勻速圓周運(yùn)動(dòng)中物體是沿圓弧運(yùn)動(dòng)的。對(duì)于一個(gè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度越長(zhǎng)，說(shuō)明這個(gè)作圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)的越快。轉(zhuǎn)盤(pán)水流星地球儀圓錐擺線(xiàn)速度的物理意義反映了質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)的多少。線(xiàn)速度是利用物體通過(guò)的弧長(zhǎng)與所用時(shí)間的比值來(lái)定義的。線(xiàn)速度也是矢量，其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中方向在不斷變化著，因此要注意其瞬時(shí)性。勻速圓周運(yùn)動(dòng)的“勻速”，不是真正的勻速，而是指速度的大小不變……

ΔtΔS如果物體在一段時(shí)間Δt內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)ΔS越長(zhǎng)，那么就表示運(yùn)動(dòng)得越快.一、線(xiàn)速度

描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。

質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)的弧長(zhǎng)Δs和所用時(shí)間Δt

的比值叫做線(xiàn)速度。3、定義式：4、方向：v=ΔtΔsΔs是弧長(zhǎng)并非位移?s一、線(xiàn)速度2、定義：1、物理意義：沿圓周在該點(diǎn)的切線(xiàn)方向當(dāng)Δt趨近零時(shí),弧長(zhǎng)Δs就等于物體的位移,v就是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中學(xué)過(guò)的瞬時(shí)速度.ABvvvo“勻速”是指速率不變,勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng).【討論與交流】勻速圓周運(yùn)動(dòng)的"勻速"同"勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)"的"勻速"一樣嗎?（1）物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢。（2）定義：質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)的弧長(zhǎng)△s和所用時(shí)間△t的比值叫做線(xiàn)速度。（比值定義法，這里是弧長(zhǎng)，而直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中是位移）（3）大?。簐=△S/△t單位：m/s(s是弧長(zhǎng)．非位移)。（4）當(dāng)選取的時(shí)間△t很小很小時(shí)(趨近零)．弧長(zhǎng)△s就等于物體在t時(shí)刻的位移，定義式中的v，就是直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中學(xué)過(guò)的瞬時(shí)速度了。（5）方向；在圓周各點(diǎn)的切線(xiàn)上。（6）“勻速圓周運(yùn)動(dòng)”中的“勻速”指的是速度的大小不變，即速率不變：而“勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)”的“勻速”指的速度不變．是大小方向都不變，二者并不相同。結(jié)論：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種變速運(yùn)動(dòng)。同一根指針上不同的點(diǎn)，其線(xiàn)速度大小卻不一樣，而它們是應(yīng)該有共同點(diǎn)的。因此這就需要我們?nèi)ニ伎迹好枋鰣A周運(yùn)動(dòng)的快慢，除了用線(xiàn)速度外，還有沒(méi)有其他方法？閱讀17頁(yè)：角速度的物理意義？角速度的定義？角速度的定義式？角速度能把同一物體上各點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的共同點(diǎn)反映出來(lái)。角速度大反映了物體轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢…描述圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量1、物理意義：描述質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)圓心角的快慢。

2、定義：質(zhì)點(diǎn)所在的半徑轉(zhuǎn)過(guò)圓心角Δθ和所用時(shí)間Δt的比值叫做角速度。3、大?。航撬俣?、單位：rad/sω=ΔtΔθΔθΔθ采用弧度制說(shuō)明：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是角速度不變的運(yùn)動(dòng)。Δθ如果物體在一段時(shí)間Δt內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過(guò)

的角度越大，那么就表示轉(zhuǎn)動(dòng)得越快Ｏ二、角速度②弧度制:用弧長(zhǎng)與半徑的比值表示角的大小,這個(gè)比值是沒(méi)有單位的,為了表達(dá)的方便,我們“給”這個(gè)比值一個(gè)單位:弧度（rad)說(shuō)明:①角度制:將圓周等分成360等份,每一等份對(duì)應(yīng)的圓心角定義為1度。ABrθsrs==半徑弧長(zhǎng)q半徑弧長(zhǎng)2rr2pp=對(duì)3600周角:對(duì)于一個(gè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，有兩個(gè)速度用來(lái)表示它運(yùn)動(dòng)的快慢，一個(gè)是線(xiàn)速度，一個(gè)是角速度，其實(shí)線(xiàn)速度就是物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度，只是為了和角速度相對(duì)應(yīng)，而加了一個(gè)“線(xiàn)”字一物體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)；它運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫周期，用T表示。

它在一個(gè)周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為l=2πr。

由此可知它的線(xiàn)速度為v=2πr／T。

它在一個(gè)周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為2π。

物體的角速度為ω=2π／T。

頻率：每秒內(nèi)完成周期性運(yùn)動(dòng)的次數(shù)叫頻率。單位為赫茲，Hz。周期與頻率互為倒數(shù)關(guān)系。2）、轉(zhuǎn)速指單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)。符號(hào)：_____，國(guó)際單位是__________n轉(zhuǎn)每秒(r/s)

物體作勻速圓周運(yùn)動(dòng)越快，轉(zhuǎn)過(guò)一周所用的時(shí)間就越短，周期越___，每秒鐘轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)也就越多，轉(zhuǎn)速越____高短定義符號(hào)單位物理意義關(guān)系

物體在單位時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)nr/s或r/min描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)的快慢

物體轉(zhuǎn)過(guò)一周所用的時(shí)間物體在一秒鐘轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)TfsHz或s-1n=f=T1轉(zhuǎn)速周期頻率三、轉(zhuǎn)速、周期和頻率說(shuō)明:勻速圓周運(yùn)動(dòng)是v大小,ω,n,T,f不變的運(yùn)動(dòng)。線(xiàn)速度、角速度與周期的關(guān)系？設(shè)物體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)：v=T2πr1、線(xiàn)速度與周期的關(guān)系：2、角速度與周期的關(guān)系：ω=T2π四、幾個(gè)關(guān)系：線(xiàn)速度與角速度的關(guān)系？v

=rω3、線(xiàn)速度與角速度的關(guān)系：3、數(shù)量關(guān)系討論：

1）當(dāng)v一定時(shí)，與r成反比

2）當(dāng)一定時(shí)，v與r成正比

3）當(dāng)r一定時(shí)，v與成正比當(dāng)V一定時(shí)，ω與r成反比當(dāng)ω一定時(shí)，V與r成正比當(dāng)r一定時(shí)，V與ω成正比關(guān)于Ｖ＝ωr的討論：根據(jù)上面的公式，得出速度Ｖ與角速度ω成正比，你同意這種說(shuō)法嗎？請(qǐng)說(shuō)出你的理由．1.傳動(dòng)裝置線(xiàn)速度的關(guān)系a、皮帶傳動(dòng)－線(xiàn)速度大小相等b、齒輪傳動(dòng)－線(xiàn)速度大小相等皮帶輪、大小齒輪各輪邊緣上線(xiàn)速度大小相同.兩個(gè)重要的結(jié)論2.同一輪上各點(diǎn)的角速度關(guān)系同軸轉(zhuǎn)動(dòng)輪上各點(diǎn)的角速度相等ORθR'O'ABr例題:

一個(gè)質(zhì)點(diǎn)繞半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng),它的周期為T(mén),求質(zhì)點(diǎn)的線(xiàn)速度v和角速度ωr例題:

一個(gè)質(zhì)點(diǎn)繞半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng),它的周期為T(mén),求質(zhì)點(diǎn)的線(xiàn)速度v和角速度ω去T得：1、半徑為40cm，轉(zhuǎn)速1200r/min．求（1）砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)的周期；（2）砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度；（3）砂輪邊緣上一點(diǎn)線(xiàn)速度的大小？n=1200r/min=20r/s解：T=0.05sω=2πT=2π0.05SV=2πrT=2π×0.4m0.05S=40πrad/s=16πm/s2、靠摩擦傳動(dòng)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的大小兩輪接觸面互不打滑當(dāng)A順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)B點(diǎn)會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？B點(diǎn)逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)VB和VA有什么關(guān)系？VB=VAAB常見(jiàn)傳動(dòng)從動(dòng)裝置皮帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)cAB摩擦傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)，由于相等時(shí)間里轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)相等，所以線(xiàn)速度相等。在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，物體由于相等時(shí)間里轉(zhuǎn)過(guò)的角度相等，所以角速度相等。（三）、例題討論比較圖中A、B、C三點(diǎn)線(xiàn)速度的的大小關(guān)系A(chǔ)BCBACA、B、C三點(diǎn)的線(xiàn)速度大小相等練習(xí)ABC2）同一輪上各點(diǎn)的角速度關(guān)系同一輪上各點(diǎn)的角速度相同思考地球上的物體隨著地球一起饒地軸自轉(zhuǎn)。地球上不同緯度的物體的周期一樣嗎?角速度一樣嗎?線(xiàn)速度大小一樣嗎?ORθR'O'ORR'θO'線(xiàn)速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系。BA實(shí)例探究［例1］如圖所示的傳動(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)，三輪半徑關(guān)系是rA＝rC＝2rB.若皮帶不打滑，求A、B、C輪邊緣的a、b、c三點(diǎn)的角速度之比和線(xiàn)速度之比.

【解析】A、B兩輪通過(guò)皮帶傳動(dòng)，皮帶不打滑，則A、B兩輪邊緣的線(xiàn)速度大小相等，即

va＝vb或va∶vb＝1∶1 ①由v＝ωr得

ωa∶ωb＝rB∶rA＝1∶2 ②B、C兩輪固定在一起繞同一軸轉(zhuǎn)動(dòng)，則B、C兩輪的角速度相同，即ωb＝ωc或

ωb∶ωc＝1∶1 ③由v＝ωr得

vb∶vc＝rB∶rC＝1∶2 ④由②③得

ωa∶ωb∶ωc＝1∶2∶2由①④得

va∶vb∶vc＝1∶1∶2【分析】

解這類(lèi)題時(shí)要注意抓住傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)：同軸傳動(dòng)的是角速度相等，皮帶傳動(dòng)是兩輪邊緣的線(xiàn)速度大小相等，再注意運(yùn)用v＝ωr找聯(lián)系.線(xiàn)速度角速度二者關(guān)系實(shí)例探究返回首頁(yè)小結(jié)1.圓周運(yùn)動(dòng)的概念3.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及性質(zhì)2.描述圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)物理量及其關(guān)系4.兩個(gè)重要的結(jié)論v=T2πrω=T2πv

=rωv

=ΔtΔlω=ΔtΔθn=f=T1(1)同一傳動(dòng)各輪邊緣上線(xiàn)速度大小相等(2)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)輪上各點(diǎn)的角速度相等(1).線(xiàn)速度大小不變,方向時(shí)刻變化,是變速運(yùn)動(dòng)(2).速率、角速度、周期、頻率、轉(zhuǎn)速都不變1、描述勻速圓周