高中物理4.圆周运动学案

这是一份高中物理4.圆周运动学案，共4页。
 5.4 《圆周运动》导学案[来源:Zxxk.Com]【学习目标】1．理解线速度、角速度和周期的物理意义，知道它们之间的关系（高考要求Ⅰ）[来源:学*科*网Z*X*X*K]2．知道匀速圆周运动的特点3．应用线速度、角速度和周期公式求解匀速圆周运动的有关问题。【重点难点】线速度、角速度和周期的物理意义；应用线速度、角速度和周期公式求解匀速圆周运动的有关问题。【学法指导】仔细观察教材的图片，体会圆周运动的特点；理解描述圆周运动的几个物理量的意义【知识链接】1．对速度的理解速度：描述物体运动_______和运动_______的物理量，是______对时间的变化率，是矢量。速度是一个用比值定义的物理量，定义式为__________。平均速度：在变速直线运动中，运动物体的_______和所用时间的________，称为平均速度公式为____________，方向为_________的方向。瞬时速度：对应于某一_______（或某一位置）的速度，方向为物体的运动方向。速率：_______速度的大小即为速率；2．做曲线运动物体在某一点的速度方向是：_______________________________________。【学习过程】一、物体做圆周运动的实例教材P16 例1：电风扇工作时______上的点、时钟的_______、通过田径场________时的运动员等，都在做________运动。例2：以运动的自行车为例，说明做圆周运动的部件有哪些_________________________________________________________________________。问题探究1：如何来描述质点做圆周运动的快慢呢？如：比较运动员甲和乙在弯道部分做圆周运动的快慢可用什么方法？__________________________________________________________比较时钟的分针和时针做圆周运动的快慢可用什么方法？__________________________二、描述圆周运动快慢的物理量——线速度、角速度、周期、转速1．线速度：物体做圆周运动时通过的__________和时间的_________，叫做线速度。定义式：线速度www.ks5u.com=___________；问题探究2：（1）教材P16最后一段说明：___________________________________________________（2）教材P17第一段说明：___________________________________________________（3）教材P17第二段说明：线速度是    ____，其方向沿着圆弧的    方向。（4）教材P17第三段：匀速圆周运动的线速度特点是：大小________，方向________，是一种______运动，“匀速”是指_________不变。2．角速度：物体做圆周运动时，半径扫过的__________和时间的_________，叫做角速度，用来描述物体绕_________转动的快慢。定义式：角速度=___________。问题探究3：阅读教材P17（1）在国际单位制中，角的量度单位是_________，符号____，采用该单位时，角的大小等于_________与__________的比值。周角360°用弧度表示是          ；平角180°是_________；直角90°是_______；45°角是______；60°角是______；30°角是______（2）弧长s与半径r、圆心角之间的关系式是____________（3）在国际单位之中，角速度的单位是_________，符号_______或________。（4）匀速圆周运动也是角速度________的运动。3．转速：物体做圆周运动时，用单位时间转过的________也可以表示转动的快慢，符号n，单位______________或转每分（r/min）。角速度与转速n的关系是__________4．周期：物体做匀速圆周运动时，用转过______所用的时间也可以表示转动的快慢，称为周期，符号T，单位s。周期越短说明转动的_________。角速度与周期T的关系是__________★5．频率：单位时间内完成圆周运动的次数，称为频率，用符号f表示，单位赫兹（Hz）。在描述匀速圆周运动时，频率f在数值上等于转速n。f=n=三、线速度、角速度、周期之间的关系 1．线速度与周期：物体在一个周期T内通过的弧长等于圆的周长2πr，则线速度与周期的关系式：v=      2．角速度与周期：物体在一个周期T内通过的角度是2π，则角速度与周期的关系式：ω=_____3．角速度与线速度：由1、2可以推得线速度与角速度的关系式：v=       或ω=        【训练测试】1．静止在地球上的物体都要随地球一起转动，下列说法中正确的是（   ）A. 它们的运动周期都相同             B. 它们的线速度都相同C. 它们的线速度大小都相同           D. 它们的角速度可能不同2．如图所示，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。当小球A的速度为vA时，小球B的速度为vB，则轴心O到小球A 的距离是（   ）A.      B.      C.      D.  3．如图所示的皮带传动装置中，右边两轮固定在一起同轴转动，图中A、B、C三轮的半径关系为rA＝rC＝2rB，设皮带不打滑，则三轮边缘上的一点线速度之比vA∶vB∶vC＝            ，角速度之比ωA∶ωB∶ωC＝             。[来源:学*科*网]4．一台走时准确的时钟，其秒针、分针、时针的长度之比为l1∶l2∶l3＝3∶2∶1，试求：⑴ 秒针、分针、时针转动的角速度之比；⑵ 秒针、分针、时针针尖的线速度之比。[来源:学科网ZXXK] 5．若近似认为月球绕地球公转与地球绕日公转的轨道在同一个平面内，且均为正圆，又知这两种转动反向，如图6－77所示，月相变化的周期为29.5天。（图示是相继两次满月时，月、地、日相对位置的示意图）求：月球绕地球一周所用的时间T（因月球总是一面朝向地球，故T恰是月球的自转周期）。（提示：可借鉴恒星日、太阳日的解释方法）【参考答案】1．答案：A解析  如图所示，地球绕自转轴转动时，地球上各点的运动周期及角速度都是相同的。物体随地球一起转动，其运动的平面是物体所在的纬度线平面，其圆心分布在自转轴上，不同纬度处物体做圆周运动的半径是不同的，只有同一纬度处的转动半径相等，根据v=rω知，线速度的大小才相同，但即使物体的线速度大小相同，方向也各不相同。2．答案：B解析  设轴心O到小球A的距离为x，因两小球固定在同一转动杆的两端，故两小球做圆周运动的角速度相同，半径分别为x、l－x。根据有，解得。3．解析  A、B两轮由皮带带动一起转动，皮带不打滑，故A、B两轮边缘上各点的线速度大小相等。B、C两轮固定在同一轮轴上，同轴转动，角速度相等。但是由于两轮的半径不等，由v＝rω可知，B、C两轮边缘上各点的线速度大小不等，且C轮边缘上各点的线速度是B轮边缘上各点线速度的两倍，故有 vA∶vB∶vC＝1∶1∶2。因A、B两轮边缘上各点的线速度大小相等，同样由v＝rω可知，它们的角速度与半径成反比，即                 ωA∶ωB＝rB∶rA＝1∶2。4．解析  走时准确的时钟，其秒针、分针、时针匀速转动的周期分别为 T1＝60s、T2＝60min、T3＝12h。⑴ 由ω＝可得秒针、分针、时针转动的角速度之比  ω1∶ω2∶ω3＝∶∶＝∶∶＝720∶12∶1。⑵ 因v＝rω，故秒针、分针、时针针尖的线速度之比       v1∶v2∶v3＝l1ω1∶l2ω2∶l3ω3＝(3×720)∶(2×12)∶(1×1)＝2160∶24∶1。5．解析  下面提供两种解法。解法一：月球在M1位置时是满月，下一次满月是在M2位置，期间相隔29.5天，这个过程中地球相对太阳转过θ角，月球相对地球转过了（2π＋θ）角，花了29.5天，月球真正自转一周2π，相对地球是在M1′方向上。由比例关系可得月球公转时＝地球公转时：、＝联立两式，消去θ可得T＝27.3天，即为月球绕地球转一周所用的时间。解法二：地球绕太阳公转每天转过的角速度ω＝弧度/天（取回归年为365天）。从上次满月到下次满月地球公转了θ角，用了29.5天。所以θ＝ωt＝×29.5弧度月球在两次满月之间转过（2π＋θ）用了29.5天，所以月球的角速度ω′＝弧度/天根据周期公式可得月球公转T＝天＝天＝27.3天。[来源:学科网] 【学习反思】1．描述圆周运动的物理量有哪些？它们之间有怎样的联系和区别？2．怎样理解弧度这个概念？