物理必修24.圆周运动学案设计

这是一份物理必修24.圆周运动学案设计，共9页。学案主要包含了学习目标，学习重点和难点，学习过程，自主学习，重点难点，思维激活，巩固拓展训练等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】1.认识圆周运动的特点，掌握描述圆周运动的物理量.2.体会匀速圆周运动的实质——线速度不断变化的变速运动，角速度不变.3.掌握线速度、角速度、周期之间的关系，会用相关公式求解分析实际问题.【学习重点和难点】线速度、角速度、周期公式以及它们之间的关系.【学习过程】【自主学习】1、温故而知新：曲线运动有哪些特点：思考：如果让你给圆周运动下一个定义，应该怎么描述？其运动快慢如何描述？3、问题独学  电风扇工作时叶片上的点、时钟的分针和时针上的点、行驶中的自行车车轮上的点都在做什么运动?它们的运动轨迹是什么样子？你能说出哪些点运动得快，哪些点运动得慢？  3、课前感知：1.物体沿着圆周运动，并且         的大小处处        ，这种运动叫做匀速圆周运动。2.在匀速圆周运动中，连接运动质点和圆心的            跟         ，就是质点运动的角速度，大小：        ，单位：         .3.               叫线速度.大小：            ，单位：          .线速度物理意义：                    .4.周期T                              ； 转速                         5.线速度和角速度的关系式            〖合作探究〗圆周运动的位置如何确定？如何判断快慢？ 一、              线速度与匀速圆周运动1、交流小结：（1）物理意义：描述圆周运动的物体_________的物理量.（2）定义式：v=Δs/Δt.注意：线速度有平均值与瞬时值之分，若Δt足够小，得到的是瞬时线速度，若Δt较大，得到的是平均线速度.通常说的线速度是指瞬时线速度，也就是瞬时速度。（3）矢量性：线速度的方向和半径________，和圆弧________.（4）匀速圆周运动：线速度大小___________的圆周运动.注意：匀速圆周运动是一种变速运动，这里的“匀速”是指速率不变.2、典例剖析：例1、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.匀速圆周运动的速率不变C.匀速圆周运动在任何相等时间里，质点的位移都相同D.匀速圆周运动在任何相等的时间里，质点通过的路程都相等变式题1关于匀速圆周运动的说法，正确的是(    )A、是线速度不变的运动                   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、是线速度大小不变的运动二、  角速度1、交流小结：（1）角度制和弧度制角度制：将圆周等分成360等份，每一等份对应的圆心角定义为1度。弧度制：圆心角θ的大小可以用弧长和半径的比值（θ=s/r）来描述,这个比值是没有单位的,为了描述问题的方便,我们“给”这个比值一个单位,这就是弧度（rad）.（2）物理意义：描述圆周运动的物体________的物理量.（3）定义式：ω=Δθ/Δt.（4）单位：_________，符号为_____或____.注意：匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动.三、周期、频率和转速1、交流小结：（1）                                           叫周期（T），单位：s（2）                                           叫频率（f），单位：Hz （赫兹）（3）                                           叫转速（n）。单位r/s（转每秒）（4）频率与周期的关系：             2、典例剖析：例2、关于匀速圆周运动的说法中正确的是（      ）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.匀速圆周运动的线速度不变                D.匀速圆周运动的角速度不变变式题2、做匀速圆周运动的物体，10S内沿半径是20M的圆周运动100M，试求物体做匀速圆周运动时：（1）线速度的大小；（2）角速度的大小;（3）周期的大小。 三、       描述周期运动中各量的关系1、合作探究：设一质点A沿半径为r的圆周做匀速圆周运动，问：（1）它运动一周的时间叫      ，用T表示，它在周期T内转过的弧长为        ，由此可知它的线速度为      （2）一个周期T内转过的角度为        ，物体的角速度为        。通过思考总结得到：（3）讨论：1.当v一定时，ω与r成             2.当ω一定时，v与r成            3.当r一定时，v与ω成       2、交流小结：线速度与角速度的关系：1.在圆周运动中，线速度的大小等于角速度大小与半径的_______.2.表达式：___________.注意：公式v=ωr中，v与ω必须对应同一时刻.3、核心要点突破一、圆周运动中各物理量之间的关系1.v、T、r的关系：物体在转动一周的过程中，通过的弧长Δs=2πr，用时为T，则v=Δs/Δt=2πr/T.2.ω、T的关系：物体在转动一周的过程中，转过的角度Δθ=2π，用时为T，则ω=Δθ/Δt=2π/T.3.ω、n的关系：物体在1秒内转过n圈，1圈转过的角度为2π，则1秒内转过的角度Δθ=2πn，即ω=2πn.4.v、ω、r的关系：v=ωr.二、对公式v=ωr的进一步理解线速度v和角速度ω都可以用来描述圆周运动的快慢，公式v=ωr反映了它们和半径之间的关系.1.r一定时，v∝ω举例：（1）齿轮边缘处的质点随着齿轮转速的增大，角速度和线速度都随之增大.（2）骑自行车时，车轮转得越快，角速度就越大，车轮边缘上各点的线速度就越大.2.ω一定时，v∝r举例：时钟上的分针转动时，各质点的角速度相同，但分针上离圆心越远的点，r越大，v也就越大.4、典例剖析：例3、甲、乙两个做圆周运动的质点，它们的角速度之比为3∶1，线速度之比为2∶3，那么下列说法正确的是（    ）A.它们的半径之比为2∶9     B.它们的半径之比为1∶2C.它们的周期之比为2∶3     D.它们的周期之比为1∶3变式题3如图6-5-3所示，在绕竖直轴匀速转动的圆环上有A、B两点，过A、B的半径与竖直轴的夹角分别为30°，60°则A、B两点的线速度之比为         。〖巩固拓展训练〗1.对于做匀速圆周运动的物体来说，不变的物理量是（     ）A.周期                    B.频率         C.角速度                  D.线速度2.关于匀速圆周运动的说法中正确的是（      ）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.匀速圆周运动的线速度不变                   D.匀速圆周运动的角速度不变3.关于角速度和线速度,下列说法正确的是（    ）A.半径一定,角速度与线速度成反比               B.半径一定,角速度与线速度成正比C.线速度一定,角速度与半径成正比               D.角速度一定,线速度与半径成反比4.关于地球上的物体，由于地球的自转，则对于物体的角速度、线速度的大小，以下说法中正确的是A.在赤道上的物体线速度最大                B.在两极上的物体线速度最大C.赤道上物体的角速度最大                 D.北京和南京的角速度大小相等5.两个小球固定在一根长为L的杆的两端，绕杆上的O点做圆周运动，如图所示，当小球1的速度为v1时，小球2的速度为v2，则转轴O到小球2的距离是（    ）A.Lv1/(v1+v2)                       B.Lv2/(v1+v2)C.L（v1+v2）/v1                     D.L（v1+v2）/v26.做匀速圆周运动的物体，运动半径增大为原来的2倍，则（   ）A．如果角速度不变，线速度变为原来的2倍        B．如果线速度不变，角速度变为原来的2倍C．如果角速度不变，运动周期变为原来的2倍      D．如果线速度不变，运动周期变为原来的2倍7.质点做匀速圆周运动时，下列说法正确的是（   ）A.线速度越大，周期一定小                         B.角速度越大，周期一定越小C.转速越大，周期一定越小                         D.圆周半径越小，周期一定越小8.汽车在公路上行驶一般不打滑，轮子转一周，汽车向前行驶的距离等于车轮的周长．某国产轿车的车轮半径约为30cm，当该型号轿车在高速公路上行驶时，驾驶员面前的速率计的指针指在“120km/h”上，可估算出该车车轮的转速约为（    ）A.1000r/s     B.1000r/min    C.1000r/h     C.2000r/s9.一般的转动机械上都标有“转速×××”，该数值是转动机械正常工作时的转速，不同的转动机械上标有的转速一般是不同的，下列有关转速的说法正确的是(    )A.转速越大，说明该转动机械正常工作时转动的线速度一定越大B.转速越大、说明该转动机械正常工作时转动的角速度一定越大C.转速越大，说明该转动机械正常工作时转动的周期越大D.转速越大，说明该转动机械正常工作时转动的频率越大10.假设“神舟”五号实施变轨后做匀速圆周运动，共运行了周，起始时刻为，结束时刻为，运行速度为，半径为r，则计算其运行周期可用（   ）A.     B.   C.     D.11.关于圆周运动中半径R、角速度ω、线速度v之间的关系.下列说法正确的是（   ）A.R一定，v与ω成正比     B. R一定，v 与ω成反比C.v一定，ω与R成反比    D.v一定，ω与R成正比12.一个做圆周运动的物体，下列说法正确的是(    )A.只要圆半径不变，它一定做匀速圆周运动B.只要半径转过的角度与时间成正比，它一定做匀速圆周运动C.只要速度方向随时间均匀变化，它一定做匀速圆周运动D.只要周期和转速随时间不断均匀变化，它一定做匀速圆周运动13.对于物体做匀速圆周运动，下列说法中正确的是(    )A.其转速与角速度成正比，其周期与角速度成反比B.运动的快慢可用线速度描述，也可用角速度来描述C.匀速圆周运动不是匀速运动，因为其轨迹是曲线D.做匀速圆周运动的物体线速度方向时刻都在改变，角速度的方向也时刻都在改变14.由于地球的自转，则关于地球上的物体的角速度、线速度的大小，以下说法正确的是(    )A.在赤道上的物体线速度最大                B.在两极上的物体线速度最大C.赤道上物体的角速度最大                  D.处于北京和南京的物体的角速度大小相等15.地球自转一周为一昼夜时间(24h)，新疆乌鲁木齐市处于较高纬度地区，而广州则处于低纬度地区，由于地球自转方向由西向东，每天早晨广州要比乌鲁木齐天亮得早．(1)下列说法正确的是(    )A.乌鲁木齐一昼夜的时间要比广州的一昼夜时间略长B.乌鲁木齐一昼夜的时间要比广州的一昼夜时间略短C.乌鲁木齐一昼夜的时间与广州一昼夜时间都是24 hD.无法确定 (2)由于地球自转，该两地所在处物体具有的角速度和线速度相比较(    )A.乌鲁木齐处物体的角速度大，广州处物体的线速度大B.乌鲁木齐处物体的线速度大，广州处物体的角速度大C.两处地方物体的角速度、线速度都一样大D.两处地方物体的角速度一样大，但广州处物体的线速度比乌鲁木齐处物体的线速度大16.如图5—5—11所示为一个中心线OO′以ω角速度转动的球，则（   ）A. A、B两点角速度相等B. A、B两点的线速度相等C.若，则D.以上答案都不对【学习目标】1.掌握线速度、角速度、周期之间的关系，会用相关公式求解分析实际问题。2.知道同轴转动角速度关系、传动装置线速度关系.并会用来分析实际问题。【重点难点】知道同轴转动角速度关系、传动装置线速度关系.并会用来分析实际问题。【思维激活】我们都骑过自行车，但你注意过这个问题吗：踏板、链轮、飞轮、后轮它们是怎样传动的？传动时v、ω、r之间有怎样的关系？【自主学习】1、温故而知新：圆周运动中各物理量之间的关系：1.v、T、r的关系：物体在转动一周的过程中，通过的弧长Δs=2πr，用时为T，则v=Δs/Δt=2πr/T.2.ω、T的关系：物体在转动一周的过程中，转过的角度Δθ=2π，用时为T，则ω=Δθ/Δt=2π/T.3.ω、n的关系：物体在1秒内转过n圈，1圈转过的角度为2π，则1秒内转过的角度Δθ=2πn，即ω=2πn.4.v、ω、r的关系：           。2、合作探究：阅读教材及查找资料或讨论交流归纳：传动装置中各物理量间的关系：1.传动的几种情况（1）皮带传动（线速度大小相等）（2）同轴传动（角速度相等）（3）齿轮传动（线速度大小相等）（4）摩擦传动（线速度大小相等）2.皮带传动装置中的两个结论（1）同轴的各点角速度、转速、周期相等，线速度与半径成正比.（2）在不考虑皮带打滑的情况下，皮带上各点和与之接触的轮上各点线速度大小相等，而角速度与半径成反比.3、课堂互动讲练：类型一、圆周运动的计算例1、       地球半径R=6400 km，站在赤道上的人和站在北纬60°上的人随地球转动的角速度多大？它们的线速度多大？【解析】    变式训练1.手表的时针和分针转动时（      ）A.分针的角速度是时针的12倍                   B.时针的周期是12 h，分针的周期是60 sC.若分针的长度是时针的1.5倍，针端点的线速度分针是时针的150倍D.若分针的长度是时针的1.5倍，针端点的线速度分针是时针的18倍类型二、传动装置中相关物理量的关系例2、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.【解析】    变式训练2.如图所示，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（      ）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类型三、圆周运动的周期性引起的多解问题例3、如图所示, 半径为R的水平圆板绕竖直轴做匀速圆周运动,当半径OB转到某一方向时,在圆板中心正上方h处以平行于OB方向水平抛出一小球,小球抛出时的速度及圆板转动的角速度为多大时,小球与圆板只碰一次,且相碰点为B?【解析】    【点评】圆周运动具有周期性,该类问题常出现多解问题.有些题目会涉及圆周运动和平抛运动这两种不同的运动,这两种不同运动规律在解决同一问题时,必然有一个物理量在起桥梁作用,把两种不同运动联系起来,这一物理量常常是“时间”.变式训练3.如图所示, 直径为d的纸制圆筒以角速度ω绕垂直纸面的轴O匀速转动（图示为截面）.从枪口发射的子弹沿直径穿过圆筒.若子弹在圆筒旋转不到半周时,在圆周上留下a、b两个弹孔.已知aO和bO夹角为θ,求子弹的速度.   【巩固拓展训练】1.关于角速度和线速度,下列说法正确的是（    ）A.半径一定,角速度与线速度成反比    B.半径一定,角速度与线速度成正比C.线速度一定,角速度与半径成正比    D.角速度一定,线速度与半径成反比2.如图所示,皮带传动装置转动后,皮带不打滑,皮带轮上的A、B、C三点的位置如图所示，则三点的速度关系是（     ）A.vA=vB,vB>vC                     B.vA=vB,vB=vCC.vA=vB,ωB=ωC                 D.ωA>ωB,vB>vC3.如图所示，在轮B上固定一同轴小轮A，轮B通过皮带带动轮C，皮带和两轮之间没有滑动，A、B、C三轮的半径依次为r1、r2和r3.绕在A轮上的绳子，一端固定在A轮边缘上，另一端系有重物P，当重物P以速度v匀速下落时，C轮转动的角速度为多少？    3.对如图所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是（   ）A.A轮带动B轮沿逆时针方向旋转B.B轮带动A轮沿逆时针方向旋转C.C轮带动D轮沿顺时针方向旋转D.D轮带动C轮沿顺时针方向旋转4.半径为r和R的圆柱体靠摩擦传动，已知R=2r，A、B分别在大小圆柱的边缘上，，如图6—5—6所示.若两圆柱之间没有打滑现象，则         ，         .5.由于地球的自转，则关于地球上的物体的角速度、线速度的大小，以下说法正确的是(    )A.在赤道上的物体线速度最大                B.在两极上的物体线速度最大C.赤道上物体的角速度最大                  D.处于北京和南京的物体的角速度大小相等6.已知某人骑自行车1.0min蹬10圈，车轮与脚蹬轮盘转数之比为3:1，车轮半径为1.0m，求车轮转动的线速度大小．   7.机械手表中分针、秒针可视为匀速转动，分针与秒针从第一次重合到第二次重合，中间经过的时间为(    )A.1    B.     C.     D..8.如图所示，A、B是两只相同的齿轮，A被固定不能转动。若B齿轮绕A齿轮运动半周，到达图中的C位置，则B齿轮上所标出的竖直方向上的箭头所指的方向是（    ）A.竖直向上   B.竖直向下    C.水平向左   D.水平向右9.半径为R的水平大圆盘以角速度ω旋转，如图6—5—10所示，有人在盘边上P点随盘转动，他想用枪击中圆盘中心的目标O，若子弹的速度为，则（   ）A.枪应瞄准目标O射击B.枪应向PO右方偏过角射击，且C.枪应向PO左方偏过角射击，且D.枪应向PO左方偏过角射击，且10.如图所示为某一皮带传动装置.主动轮的半径为r1,从动轮的半径为r2.已知主动轮做顺时针转动，转速为n,转动过程中皮带不打滑.下列说法正确的是（    ）A.从动轮做顺时针转动        B.从动轮做逆时针转动C.从动轮的转速为n        D.从动轮的转速为n11.为了测定子弹的飞行速度，在一根水平放置的轴杆上固定两个薄圆盘A、B，A、B平行相距2 m，轴杆的转速为3600 r/min，子弹穿过两盘留下两弹孔a、b，测得两弹孔半径夹角是30°，如图所示.则该子弹的速度是（     ）A.360 m/s                         B.720 m/sC.1440 m/s                        D.108 m/s12.如图所示,半径为R的圆轮在竖直面内绕O轴匀速转动,O轴离地面高为2R,轮上a、b两点与O点连线相互垂直，a、b两点均粘有一小物体，当a点转至最低位置时，a、b两点处的小物体同时脱落，经过相同时间落到水平地面上.（1）试判断圆轮的转动方向.（2）求圆轮转动的角速度的大小.   13.一半径为R的雨伞绕柄以角速度ω匀速旋转，如图所示，伞边缘距地面高h，水平甩出的水滴在地面上形成一个圆，求此圆半径r为多少？      14.如图所示，竖直圆筒内壁光滑，半径为R，顶部有入口A，在A的正下方h处有出口B.一质量为m的小球从入口沿圆筒壁切线方向水平射入圆筒内，要使球从出口B处飞出，小球进入入口A处的速度v0应满足什么条件？