高中物理 5.4《圆周运动》课件 新人教版必修2.ppt

第五章 曲线运动 第4节 圆周运动 1 知道什么是圆周运动 什么是匀速圆周运动 2 知道线速度的物理意义 定义式 矢量性 知道匀速圆周运动线速度的特点 3 知道角速度的物理意义 定义式及单位 了解转速和周期的关系 4 掌握线速度和角速度的关系 掌握角速度与转速 周期的关系 5 能在具体的情景中确定线速度和角速度与半径的关系 首先引入生活中常见的圆周运动的例子 如 摩天轮 过山车 流星锤等运动 总结出圆周运动的概念 再提出怎么比较圆周运动的快慢 用什么物理量来描述圆周运动的快慢 最后提出匀速圆周运动的概念 我们可以用线速度 角速度来描述圆周运动的快慢 并在此基础上提出圆周运动的周期 频率 转速等概念 以及分析它们之间的关系 如果物体的线速度大小保持不变的圆周运动 那么它就是圆周运动 最后分析匀速圆周运动的特点 这些物体的运动有什么特点 生活中的圆周运动 在物理学中 把质点的运动轨迹是圆或圆弧的一部分的运动叫做圆周运动 如何描述自行车大链轮 小齿轮轮和后轮的运动情况 两物体均做圆周运动 怎样比较它们运动的快慢 比较物体在一段时间内通过的圆弧的长短 比较物体在一段时间内半径转过的角度 比较物体转过一圈所用时间 比较物体在一段时间内转过的圈数 1 物理意义 描述质点沿圆周运动的快慢 2 定义 质点做圆周运动通过的弧长 l和所用时间 t的比值叫做线速度的大小 3 大小 4 单位 m s 5 方向 质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向 l t 一 线速度 l是弧长并非位移 矢量 二 角速度 1 物理意义 描述质点绕圆心转动的快慢 2 定义 质点所在的半径转过的角度 和所用时间 t的比值叫做角速度 3 公式 4 单位 弧度 秒rad s或s 1 采用弧度制 三 周期 频率和转速 2 频率f 做圆周运动的物体1秒内沿圆周运动的周数 3 转速n 物体单位时间内转过的圈数 单位 转 秒 r s 转 分 r min 1 周期T 做圆周运动的物体转过一周所用的时间 单位 秒 当转速n的单位为转 秒 r s 时 单位 赫或Hz 描述匀速圆周运动快慢的物理量 1 线速度 单位 m s 2 角速度 单位 rad s或s 1 3 转速n 单位 r s 4 周期T 单位 s 5 频率f 单位 Hz 必须综合考虑做圆周运动物体的线速度v和角速度 两个方面 要全面准确描述物体做圆周运动的状态 弧长相等 则线速度的大小处处相等 角速度 不变 周期T不变 匀速圆周运动 任取两段相等的时间 比较圆弧长度 匀速圆周运动是一种变速运动 速度方向在变化 变加速曲线运动 速度大小不变 角速度 周期 频率 转速 描述匀速圆周运动的各个物理量有哪些是恒定的 C 1 关于匀速圆周运动 下列说法正确的是 A 匀速圆周运动就是匀速运动B 匀速圆周运动是匀加速运动C 匀速圆周运动是一种变加速运动D 做匀速圆周运动的物体处于平衡状态 四 线速度与角速度的关系 设物体做半径为r的匀速圆周运动 在 t内通过的弧长为 l 半径转过的角度为 由数学知识得 l r v r 当v一定时 与r成反比 当 一定时 v与r成正比 当r一定时 v与 成正比 根据公式v r 得出速度v与角速度 成正比 你同意这种说法吗 请说出你的理由 线速度 角速度与周期的关系 设物体做半径为r的匀速圆周运动 线速度与周期的关系 角速度与周期的关系 v r A 它们线速度相等 角速度一定也相等B 它们角速度相等 线速度一定也相等C 它们周期相等 角速度一定也相等D 它们周期相等 线速度一定也相等 C 2 下列关于甲乙两个做圆周运动的物体的有关说法正确的是 4 甲 乙两个物体分别放在广州和北京 它们随地球一起转动时 下面说法正确的是 3 机械手表的时针 分针 秒针的角速度之比为 A 1 60 360B 1 12 360C 1 12 720D 1 60 7200 A 甲的线速度大 乙的角速度小B 甲的线速度大 乙的角速度大C 甲和乙的线速度相等D 甲和乙的角速度相等 C D a 皮带传动 线速度相等 b 齿轮传动 线速度相等 同一传动带各轮边缘上线速度相同 五 两个重要的结论 1 传动装置线速度的关系 2 同一轮上各点的角速度关系 同一轮上各点的角速度相同 地球上的物体随着地球一起绕地轴自转 地球上不同纬度的物体的周期一样吗 角速度一样吗 线速度大小一样吗 例1 如图所示的传动装置中 B C两轮固定在一起绕同一转轴转动 A B两轮用皮带传动 三轮半径关系为rA rC 2rB 若皮带不打滑 求A B C轮边缘上的a b c三点的角速度之比和线速度之比 因为 v r va vb rA 2rB所以 a b rB rA 1 2又因为v r b c rC 2rB所以vb vc rB rC 1 2综合可知 a b c 1 2 2va vb vc 1 1 2 解 A B两轮通过皮带传动 皮带不打滑 A B两轮边缘上各点的线速度大小相等 有va vb 故va vb 1 1 B C两轮固定在一起绕同一转轴转动 它们上面的任何一点具有相同的角速度 有 b c 1 1 1 如图所示为一皮带传动装置 右轮半径为r a为它边缘上一点 左侧是一轮轴 大轮半径为4r 小轮半径为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 若传动过程中皮带不打滑 则 AD A a点和b点的线速度之比为2 1B a点和c点的角速度之比为1 2C a点和d点的线速度之比为2 1D b点和d点的线速度之比为1 4 2 如图所示为不打滑的皮带传动装置 B轮和C轮同轴固定在一起 A轮通过皮带与C轮相连 它们的半径大小不一 关系为RA RB 2RC a b c三点分别是三轮边缘上的点 则在传动时 A a点和c点的周期关系为Tc 2TaB c点和b点的角速度关系为 b 2 cC b点和a点的线速度关系为vb vaD A B两轮的转速关系为nA nB 2 D 例2 如图所示 直径为d的纸制圆筒 使它以角速度 绕轴O匀速转动 然后使子弹沿直径穿过圆筒 若子弹在圆筒旋转不到半周时在圆筒上留下A B两个弹孔 已知AO BO夹角为 求子弹的速度 解 子弹从A穿入圆筒到从B穿出圆筒 圆筒转过的角度为 则子弹穿过圆筒的时间为t 在这段时间内子弹的位移为圆筒的直径d 则子弹的速度为v d t d 1 圆周运动的概念 3 匀速圆周运动的特点及性质 2 描述圆周运动的几个物理量及其关系 4 两个重要的结论 1 线速度大小不变 方向时刻变化 是变速运动 2 速率 角速度 周期 频率 转速都不变 v r 1 做匀速圆周运动的物体 线速度不变 时刻在变 线速度是 恒量或变量 匀速圆周运动的性质是 匀速的含义是 大小 方向 变量 变速曲线运动 线速度的大小不变 2 对于做匀速圆周运动的物体 下列说法正确的是 A 相等的时间里通过的路程相等B 相等的时间里通过的弧长相等C 相等的时间里发生的位移相同D 相等的时间里转过的角度相等 ABD 3 如图所示 门上有A B两点 在开门过程中 A B两点的角速度 线速度大小关系是 A A BB AvBD vA vB C