高一物理课件（广东专用）：第二章 第一节《匀速圆周运动》（粤教必修二）

欢迎进入物理课堂 第二章 圆周运动 第一节匀速圆周运动 一 圆周运动的定义 圆 1 圆周运动 如果质点的运动轨迹是 那么这一质点 的运动叫做圆周运动 圆弧长度 2 匀速圆周运动 质点沿圆周运动 如果在相等的时间内通过的 相等 那么 这种运动叫做匀速圆周运动 二 描述匀速圆周运动的物理量 1 线速度 质点做匀速圆周运动时 质点通过的弧长l跟通过这段弧长所用时间t的比值 叫做线速度 则有v 单位是 线速度不仅有 也有 线速度的方向是在圆周上该点的 方向 匀速圆周运动是线速度大小 的圆周运动 2 角速度 质点做圆周运动时 质点所在半径转过的角度 跟所用时间t的比值 叫做角速度 用 来表示 则有 单位是 对某一确定的匀速圆周运动来说 是 的 因此匀速圆周运动也是角速度不变的圆周运动 米每秒 m s 大小 方向 切线 不变 弧度每秒 rad s 恒定不变 3 周期与频率 质点做匀速圆周运动一周所用的时间 叫做 用符号 表示 单位是 周期的倒数叫做频率 用f来表示 则有f 单位是赫兹 用符号Hz表示 4 转速 质点做匀速圆周运动 在单位时间内转过的圈数叫做转速 用符号 表示 转速的单位是 符号是 或者转每分 符号是r min 周期 T 秒 s n 转每秒 r s 问题1 质点做直线运动时 我们曾用速度表示质点运动的快慢 质点做匀速圆周运动时 我们又可以用什么物理量来表示其运动的快慢呢 这些物理量之间又有什么关系 问题2 两物体均做圆周运动 怎样比较它们运动的快慢 图2 1 1 答案 1 质点在做匀速圆周运动时 设其轨道半径为r 由于其运动的特殊性 我们可以用多个物理量来描述 如线速度v 速率 角速度 周期T等物理量来描述其运动的快慢 它们之间的关系可以从其定义出发得到 最后可得它们之间有 如下关系 v r和 2 T 这两个关系式在解决有关圆周 运动的问题时很有用 同学们要理解并记住 2 方法 比较物体在同一段时间内通过的圆弧的长短 比较物体在同一段时间内半径转过的角度 比较物体转过一圈所用时间 比较物体在同一段时间内转过的圈数 要点1 线速度 角速度 周期和转速的理解 3 n的关系 物体在1s内转过n圈 1圈转过的角度为2 则1s内转过的角度 2 n 即 2 n 4 v r的关系 v r 例1 已知某一机械秒表的分针和秒针长 指转动轴到针尖的距离 分别为1cm和1 3cm 它正常转动时可视为匀速转动 试求 1 分针和秒针的周期和转速 2 分针和秒针的针尖线速度大小 3 分针和秒针的角速度大小 1 2010年温哥华冬季奥运会双人滑比赛中 申雪 赵宏博拿到中国花样滑冰史上首枚冬季奥运会金牌 如图2 1 2所示 赵宏博 男 以自己为转轴拉着申雪 女 做匀速圆周运动 转速为30r min 申雪的脚到转轴的距离为1 6m 求 1 申雪做匀速圆周运动的角速度 2 申雪的脚运动速度的大小 动速度v r 1 6m s 5 0m s 图2 1 2 解 1 转动转速n 30r min 0 5r s角速度 2 n 2 0 5rad s rad s 2 申雪的脚做圆周运动的半径r 1 6m 所以她的脚的运 要点2 传动装置中各物理量间的关系 续表 例2 如图2 1 3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 图2 1 3 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 即va vb 故va vb 1 1 B C两个轮子固定在一起 属于同轴传动 它们上面的任何一点具有相同的角速度 即 b c 1 1 因为 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 2 如图2 1 4所示 为一皮带传动装置 右轮的半径为r a是它边缘上的一点 左侧是一轮轴 大轮的半径为4r 小轮的半径为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 若在传动过程中 皮带不 打滑 则 图2 1 4 C A a点与b点的线速度大小相等B a点与b点的角速度大小相等C a点与c点的线速度大小相等D a点与d点的线速度大小相等 匀速圆周运动和匀速运动的区别匀速圆周运动是一种曲线运动 这里的 匀速 是指线速度的大小不变 但线速度的方向不断改变且始终沿运动轨迹的切线方向 所以匀速圆周运动仍是一种变速运动 匀速运动是指速度的大小和方向都不变的匀速直线运动 例3 双选 下列关于匀速圆周运动的说法 正确的是 A 匀速圆周运动是匀速运动B 匀速圆周运动是变速运动C 匀速圆周运动的加速度为零D 匀速圆周运动线速率恒定 错因 认为匀速圆周运动就是速度不变的运动 即匀速运 动 正解 匀速圆周运动是曲线运动 曲线运动的速度方向时刻在改变 即使速度的大小不变 也是变速运动 加速度不为零 答案 BD 3 一个物体做匀速圆周运动时 下列说法中正确的是 A 轨道半径越大 线速度越大 D B 轨道半径越大 角速度越小C 轨道半径越大 周期越大D 以上说法都不正确解析 对于A选项 只有在角速度不变时 才能说轨道半径越大 线速度越大 同理 对于B选项 只有在线速度不变时 才能说轨道半径越大 角速度越小 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全