高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 圆周运动背景图ppt课件

课题名

6.1《圆周运动》

课型

新授课

教学目标

1、认识圆周运动、匀速圆周运动的特点，了解描述圆周运动快慢的基本思路，了解转速和周期的意义。

2、理解线速度的物理意义，知道匀速圆周运动中线速度的方向。

3、理解角速度的物理意义，掌握线速度和角速度的关系。

4、能在具体的情境中确定线速度和角速度。

教学重难点

重点：

概念以及物理量之间的联系；确定圆周运动各点运动快慢的方法

难点：

理解匀速圆周运动线速度方向，理解线速度、角速度的物理意义

教学环节

教学过程

课堂导入

【导入】

课本P23[问题？]

两物体均做圆周运动，怎样比较它们运动的快慢？（如太阳系恒星的运动快慢比较） 

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

    以上三种方法，我们都可用来比较两物体圆周运动的快慢，这也就是本节课要学习的三个新的概念：线速度、角速度、周期。

知识精讲

一、线速度

1.比较物体在一段时间内通过的圆弧∆s长短

（1）物体从A→B：若其在一段时间∆t内通过的弧长∆s越长（位移为∆l），表示运动得越快（速度越大）

（2）∆t非常非常小时，弧长∆s与∆t的比值就表示物体在A点的速度——线速度

2.意义：描述质点沿圆周运动的快慢

3.定义：质点通过的弧长Δs与所用时间Δt 的比值

3. 性质

线速度是矢量，既有大小，又有方向，大小和方向中任何一个发生变化，线速度就发生了变化。

（1）大小：

4. 本质：瞬时速度，当∆t足够小时，弧长∆s≈位移∆l

（2）方向：某点线速度方向沿圆周上该点的切线方向。

5.匀速圆周运动

（1）定义：物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等（即速率不变）。

（2）性质：匀速圆周运动的物体线速度的方向不断变化，匀速（速率不变）圆周运动是变速运动（方向变）。

二、角速度

1.比较一段时间内半径转过的角度∆θ大小

（1）如果物体在一段时间∆t内半径转过的角度∆θ（单位：弧度，rad）越大，表示运动得越快（速度越大）

（2）弧度制

360°=2πrad      180°=πrad 

2. 意义：描述质点绕圆心转动的快慢
3. 定义：圆周半径转过的角度∆θ与所用时间Δt的比值
4. 大小：              单位：弧度/秒(rad/s)——标量

匀速圆周运动：线速度（大小）不变，角速度不变。

三、周期和转速

1.圆周运动的特性：周期性——物体运动一周后又返回到初始位置，周而复始运动。

2.周期T (s)

（1）定义：物体做圆周运动时，转过一周所用的时间

（2）表示及单位：T，与时间的单位相同（h，min，s）

（3）周期越大，运动得越慢（速率越小）；周期越小，运动得越快（速率越大）

3.转速n（r/s）

（1）定义：物体转动的圈数与所用时间之比

（2）表示及单位：用n表示；

单位：转每秒(r/s)或r/min

（3）转速越大，物体运动得越快（速率越大）——汽车仪表盘：转速r/min，速率km/h

（4）转速n，也叫频率f，单位赫兹，f =1/T

（5）转速一般要转换为角速度：1r/s=2π/s

四、描述圆周运动各物理量的关系

描述圆周运动快慢的物理量：线速度v、角速度w、转速n（周期T）

1. 线速度与角速度的关系
2. 线速度与周期(频率)的关系

(转动一周)

3. 角速度与周期(频率)的关系

(转动一周)

巩固提升 一：

1．[多选]关于匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　)

A．匀速圆周运动是变速运动

B．匀速圆周运动的速率不变

C．任意相等时间内通过的位移相等

D．任意相等时间内通过的路程相等

解析：选ABD　由匀速圆周运动的定义知，速度的大小不变也就是速率不变，但速度方向时刻改变，故A、B两项正确；做匀速圆周运动的物体在任意相等时间内通过的弧长相等，即路程相等，故C项错误，D项正确。

巩固提升二

2.甲沿着半径为R的圆周跑道匀速率跑步，乙沿着半径为2R的圆周跑道匀速率跑步，在相同的时间内，甲、乙各自跑了一圈，他们的角速度和线速度的大小分别为ω1、ω2和v1、v2，则(　　)

A．ω1>ω2，v1>v2   B．ω1<ω2，v1<v2

C．ω1＝ω2，v1<v2   D．ω1＝ω2，v1＝v2

答案　C

解析　由于甲、乙在相同时间内各自跑了一圈，v1＝，v2＝，v1<v2.

由t＝，得ω1＝ω2，故选项C正确．

巩固提升三

3.(多选)火车以60 m/s的速率驶过一段弯道，某乘客发现放在水平桌面上的指南针在10 s内匀速转过了10°.在此10 s时间内，火车(　　)

A．运动路程为600 m   B．加速度为零

C．角速度约为1 rad/s   D．转弯半径约为3.4 km

答案　AD

解析　由s＝vt知，s＝600 m，A正确；火车在弯道处做曲线运动，加速度不为零，B错误；由10 s内匀速转过10°知，角速度ω＝＝rad/s＝ rad/s≈0.017 rad/s，C错误；由v＝rω知，r＝＝ m≈3.4 km，D正确．

巩固提升四

4.如图4所示是一个玩具陀螺．a、b和c是陀螺上的三个点．当陀螺绕垂直于水平地面的轴线以角速度ω稳定旋转时，下列表述正确的是(　　)

图4

A．a、b和c三点的线速度大小相等

B．a、b和c三点的角速度相等

C．a、b的角速度比c的大

D．c的线速度比a、b的大

答案　B

解析　同一物体上的三点绕同一竖直轴转动，因此角速度相同，v＝ωr，c的半径最小，故它的线速度最小，a、b的半径相同，二者的线速度大小相等，故选B.

巩固提升五

5.(多选)如图5所示为一种齿轮传动装置，忽略齿轮啮合部分的厚度，甲、乙两个轮子的半径之比为1∶3，则在传动的过程中(　　)

图5

A．甲、乙两轮的角速度之比为3∶1

B．甲、乙两轮的周期之比为3∶1

C．甲、乙两轮边缘处的线速度之比为3∶1

D．甲、乙两轮边缘上的点相等时间内转过的弧长之比为1∶1

答案　AD

解析　这种齿轮传动，与不打滑的皮带传动规律相同，即两轮边缘的线速度大小相等，故C错误；根据线速度的定义v＝可知，弧长Δs＝vΔt，故D正确；根据v＝ωr可知ω＝，又甲、乙两个轮子的半径之比r1∶r2＝1∶3，故甲、乙两轮的角速度之比ω1∶ω2＝r2∶r1＝3∶1，故A正确；周期T＝，所以甲、乙两轮的周期之比T1∶T2＝ω2∶ω1＝1∶3，故B错误．

巩固提升五

6.一汽车发动机的曲轴每分钟转2 400周，求：

(1)曲轴转动的周期与角速度；

(2)距转轴r＝0.2 m点的线速度。

解析：(1)由于曲轴每秒钟转(周)＝40(周)，所以周期T＝ s；而每转一周为2π rad，因此曲轴转动的角速度ω＝2π×40 rad/s＝80π rad/s。

(2)已知r＝0.2 m，因此这一点的线速度v＝ωr＝80π×0.2  m/s＝16π m/s。

答案：(1) s　80π rad/s　(2)16π m/s

课堂小结

一、认识圆周运动

二、描述圆周运动的物理量

1、线速度            2、角速度              3、周期和转速

①物理意义：         ①物理意义：            ①周期T

②定义：             ②定义：                ②转速n

③公式：             ③公式：               4、v 、w 、T的关系

④矢量。             ④单位：rad/s

板书设计

一、认识圆周运动

二、描述圆周运动的物理量

1、线速度            2、角速度              3、周期和转速

①物理意义：         ①物理意义：            ①周期T

②定义：             ②定义：                ②转速n

③公式：             ③公式：               4、v 、w 、T的关系

④矢量。             ④单位：rad/s

课后作业

1．如图7所示的装置可测量子弹的速度，其中薄壁圆筒半径为R，圆筒上的a、b两点是一条直径上的两个端点(图中OO′为圆筒轴线)。圆筒以速度v竖直向下匀速运动，若某时刻子弹沿图示平面正好水平射入a点，且恰能经b点穿出。

图7

(1)若圆筒匀速下落时不转动，求子弹射入a点时速度的大小；

(2)若圆筒匀速下落的同时绕OO′匀速转动，求圆筒转动的角速度应满足的条件。

解析：(1)子弹做平抛运动，水平方向上有2R＝v0t

竖直方向上有vt＝gt2

解得t＝，v0＝。

(2)圆筒转动的角度是2π的整数倍时，子弹恰好从a点到达b点，有

2πn＝ωt(n＝1,2,3，…)

解得ω＝(n＝1,2,3，…)。

答案：(1)v0＝　(2)ω＝(n＝1,2,3，…)

2.图为某种品牌的共享单车的链轮、链条、飞轮、踏板、后轮示意图，在骑行过程中，踏板和链轮同轴转动、飞轮和后轮同轴转动，已知链轮与飞轮的半径之比为，后轮直径为，当踩踏板做匀速圆周运动的角速度为时，后轮边缘处A点的线速度大小为（　　）

A． B． C． D．

教学反思