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人教版 (2019)必修 第二册1 圆周运动精品ppt课件
展开在物理学中,把质点的运动轨迹是圆或圆弧的一部分的运动叫作圆周运动。
特征:质点的轨迹是圆周、具有周期性.
思考:自行车的轮盘、飞轮、后轮中的质点都在做圆周运动。哪些点运动得更快些?
如何描述圆周运动,圆周运动又会遵循哪些规律呢?让我们一起探索吧!
你能说出判断运动快慢的依据吗?
1.比较物体在一段时间内通过的圆弧的长短
2.比较物体在一段时间内半径转过的角度
3.比较物体转过一圈所用时间
4.比较物体在一段时间内转过的圈数
1. 比较圆周运动的快慢
第一种比较方法就对应着描述圆周运动的一个重要概念——线速度。
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 Δs和所用时间 Δt 的比值叫做线速度。
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。
当Δt 很小很小时(趋近零),弧长ΔS就等于物体的位移,式中的v ,就是直线运动中学过的瞬时速度。
定义:物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等,这种运动叫做匀速圆周运动。
注意:匀速圆周运动是一种变加速曲线运动。
匀速圆周运动中的“匀速”指速度不变吗?
自行车前进时,由于链条不可伸长,也不会脱离齿轮打滑(如图),因而大、小齿轮边缘的点在相等时间内通过的弧长是相等的,即线速度大小相等。
但同时也可注意到,由于两个齿轮的半径不同,相等时间内它们转过的角度不同。但在同一个轮上的所有点在相同时间内转过的角度却相同。我们该如何描述这种相同和不同呢?
1.物理意义:描述质点绕圆心转动的快慢。
2.定义:物体做圆周运动,连接物体和圆心的半径转过的角度Δθ和所用时间Δt的比值叫做角速度。
4.单位:rad/s (弧度/秒)
矢量:高中阶段不研究方向
还有其他描述圆周运动快慢的方法吗?
说明:匀速圆周运动是角速度不变的运动。
物体在单位时间(每秒或每分)转的圈数
描述物体做圆周运动的快慢
物体运动一周所用的时间
物体在单位时间(每秒)转的圈数
1. 周期、频率和转速
一物体做半径为 r 的匀速圆周运动,它在周期T内转过的弧长为多少?它的线速度为多少?它在一个周期T内转过的角度为多少?物体的角速度为多少?
你能找出匀速圆周运动中的v与ω的关系吗?你还能推导出那些关系?
匀速圆周运动特点:线速度时刻改变,只是大小不变角速度、周期、频率、转速不变
1. 匀速圆周运动各物理量的关系
当ω一定时, v与r成正比当v一定时,ω与r成反比当r一定时, v与ω成正比
根据v=ωr,能否得出速度v与角速度ω成正比的结论呢?
1.皮带传动——轮缘线速度相等
2.齿轮传动——轮缘线速度相等
特点:同一传动各轮边缘上线速度相同
3. 传动装置线速度的关系
同一轮上各点的角速度相同
4. 同一轮上各点角速度的关系
对自行车上三个轮转动的描述
1.A、B的线速度相同
2.B、C的角速度相同
3.B、C比A角速度大
4.C比A、B线速度大
【例题】一个小孩坐在游乐场的旋转木马上,绕中心轴在水平面内做匀速圆周运动,圆周的半径为 4.0 m。当他的线速度为 2.0 m/s 时,他做匀速圆周运动的角速度是多少?周期是多少?
当小孩的线速度为2.0 m/s 时,他做匀速圆周运动的角速度是0.5 rad/s,周期是 12.6 s。
质点做圆周运动通过的弧长 Δs和所用时间 Δt 的比值叫做线速度。
物体做圆周运动,连接物体和圆心的半径转过的角度Δθ和所用时间Δt的比值叫做角速度。
周期:T频率:f转速:n
【练习1】如图所示一种古老的舂米机.舂米时,稻谷放在石臼A中,横梁可以绕O转动,在横梁前端B处固定一舂米锤,脚踏在横梁另一端C点往下压时,舂米锤便向上抬起。然后提起脚,舂米锤就向下运动,击打A中的稻谷,使稻谷的壳脱落,稻谷变为大米。已知OC>OB,则在横梁绕O转动过程中( )A.B、C的向心加速度相等B.B、C的角速度关系满足ωB<ωCC.B、C的线速度关系满足vB
【练习3】(2022秋·江苏苏州·高三期中)学校门口的车牌自动识别系统如图所示,闸杆转轴O与车左侧面水平距离为0.6m,闸杆距地面高为1m,可绕转轴O在竖直面内匀速转动,其角速度为 。汽车以速度3m/s匀速驶入自动识别区,识别的反应时间为0.3s。若汽车可看成高1.6m的长方体,要使汽车匀速顺利通过,则自动识别区ab到 的距离至少为( )A.6.9mB.7.0mC.7.2mD.7.6m
【练习4】(多选)在如图所示的齿轮传动中,三个齿轮的半径之比为2∶3∶6,当齿轮转动的时候,小齿轮边缘的A点和大齿轮边缘的B点( )A.线速度大小之比为1∶1B.线速度大小之比为3∶1C.角速度之比为1∶1D.角速度之比为3∶1
【练习5】(2022春·广西河池·高一阶段练习)如图所示,如果把钟表上的时针、分针、秒针的运动看成匀速转动,那么从它的分针与时针第一次重合至第二次重合,中间经历的时间为( )A.1hB. hC. hD. h
【练习6】如图所示,半径为R的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动,在其正上方高h处沿OB方向水平抛出一小球,不计空气阻力,重力加速度为g,要使球与盘只碰一次,且落点为B,B为圆盘边缘上的点,求小球的初速度v的大小及圆盘转动的角速度ω。
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