高中物理人教版 (2019)必修 第二册1 圆周运动教案配套ppt课件

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1.知道什么是圆周运动,什么是匀速圆周运动。2.知道线速度、角速度、周期、转速的物理意义、定义式及单位。3.掌握线速度、角速度、周期、转速之间的关系。4.理解匀速圆周运动的多解问题。
一、线速度1.圆周运动:运动轨迹为　圆周　或一段　圆弧　的机械运动。 
2.线速度:(1)概念:物体做圆周运动通过的　弧长Δs　与通过这段　弧长　所用　时间Δt　的比值 ,如果Δt非常非常小, 就可以表示物体在弧上某点运动的快慢,通常把它称为线速度的大小,用符号v表示。 (2)定义式:v=  　。 (3)方向:物体做圆周运动时该点的　切线　方向。 (4)物理意义:表示物体在该点运动的　快慢　。 
3.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　处处相等的运动。 (2)性质:线速度的方向是时刻　变化　的,因此它是一种　变速　运动。 
微判断11.做圆周运动的物体,其线速度一定是变化的。(　　)2.圆周运动线速度定义式v= 中的Δs表示位移。(　　)3.做匀速圆周运动的物体,绕圆周运动一周,平均速度为零,线速度也为零。(　　)
二、角速度1.物理意义:描述做圆周运动的物体绕圆心　转动　的快慢。 2.定义:连接物体与圆心的半径转过的　角Δθ　与所用　时间Δt　之比。 3.定义式:ω=  　。 4.单位:弧度每秒,符号是　rad/s　。 5.匀速圆周运动角速度特点:匀速圆周运动是角速度　不变　的圆周运动。 
微判断2 1.角速度是标量。(　　)2.角速度是描述物体绕圆心转动快慢的物理量。(　　)3.匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动。(　　)
三、周期和转速1.周期。(1)定义:做匀速圆周运动的物体,运动　一周　所用的时间,叫作周期,用T表示。 (2)单位:秒,符号为s。2.转速。(1)定义:物体转动的　圈数　与所用时间之比,常用符号n表示。 (2)单位:转每分、转每秒,符号为r/min、r/s。
微思考1 周期和转速都描述圆周运动的快慢,两者之间存在怎样的关系?提示:转速数值上等于物体单位时间所转过的圈数,即n= ,可见转速与周期成反比,故周期大的圆周运动的转速小。
四、线速度与角速度的关系
2.两者关系:在圆周运动中,线速度的大小等于角速度的大小与半径的　乘积　。 
微思考2打篮球的同学可能玩过转篮球,让篮球在指尖旋转,展示自己的球技,如图所示。若篮球正绕指尖所在的竖直轴旋转,那么篮球上不同高度的各点的角速度相同吗?线速度相同吗?提示:篮球上各点的角速度是相同的,但由于不同高度的各点转动时的圆心、半径不同,由v=ωr可知不同高度的各点的线速度不同。
一 描述圆周运动的物理量及相互关系
重难归纳1.v、ω及r间的关系。(1)由v=ωr知,r一定时,v∝ω;ω一定时,v∝r。v与ω、r间的关系如图甲、乙所示。
2.描述圆周运动的各物理量之间的关系。
提示:(1)a、b、c三点都一起随着玩具陀螺转动,所以三点的角速度和周期相等,即ωa=ωb=ωc,Ta=Tb=Tc。(2)a、b、c三点做匀速圆周运动的角速度相等,三者做圆周运动的半径关系为ra=rc>rb,由v=ωr可知va=vc>vb。
典例剖析【例1】 做匀速圆周运动的物体,在10 s内沿半径为20 m的圆周运动了100 m,试求该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。答案:(1)10 m/s　(2)0.5 rad/s　(3)4π s
学以致用1.两艘快艇在湖面上做匀速圆周运动,在相同的时间内,它们通过的路程之比是4∶3,运动方向改变的角度之比是3∶2,则它们(　　)A.线速度大小之比为3∶2B.角速度大小之比为4∶3C.圆周运动的半径之比为2∶1D.周期之比为2∶3答案:D
二 三种传动装置及其特点
重难归纳三种传动装置对比。
(1)同一齿轮上到转轴距离不同的各点的线速度、角速度是否相同?(2)两个齿轮相比较,其边缘的线速度是否相同?角速度是否相同,转速是否相同?提示:(1)线速度不同,角速度相同。(2)线速度相同,角速度不同,转速不同。
典例剖析【例2】 (多选)如图所示的传动装置中,B、C两轮固定在一起绕同一轴转动,A、B两轮用皮带传动,三个轮的半径关系是rA=rC=2rB。若皮带不打滑,则A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的(　　)A.角速度之比为1∶2∶2B.角速度之比为1∶1∶2C.线速度大小之比为1∶2∶2D.线速度大小之比为1∶1∶2答案:AD
解析:A、B两轮通过皮带传动,皮带不打滑,则A、B两轮边缘的线速度大小相等,B、C两轮固定在一起绕同一轴转动,则B、C两轮的角速度相等。a、b比较:va=vb,由v=ωr得ωa∶ωb=rB∶rA=1∶2。b、c比较:ωb=ωc,由v=ωr得vb∶vc=rB∶rC=1∶2。所以ωa∶ωb∶ωc=1∶2∶2, va∶vb∶vc=1∶1∶2,选项A、D正确。
规律总结 求解传动问题的方法1.分清传动特点。传动问题是圆周运动中一种常见题型,常见的传动装置有如下特点:(1)皮带传动(轮子边缘的线速度大小相等);(2)同轴传动(各点角速度相等);(3)齿轮传动(相接触两个轮子边缘的线速度大小相等)。
学以致用2.如图所示,普通轮椅一般由轮椅架、车轮、刹车装置等组成。车轮有大车轮和小车轮,大车轮上固定有手轮圈,手轮圈由患者直接推动。已知大车轮、手轮圈、小车轮的半径之比为9∶8∶1,假设轮椅在地面上做直线运动,手和手轮圈之间、车轮和地面之间都不打滑,当手推手轮圈的角速度为ω时,小车轮转动的角速度为(　　)
解析:手轮圈和大车轮的转动角速度相等,都等于ω。大车轮、小车轮和地面之间不打滑,则大车轮与小车轮的线速度大小相等,若小车轮的半径是r,则有v=ω·9r=ω'·r,小车轮的角速度为ω'=9ω,选项D正确。
重难归纳1.匀速圆周运动的基本特征之一是周期性。即在运动的过程中,物体的空间位置具有时间上的重复性。它的这一特点决定了某些圆周运动问题的多解性。
三 匀速圆周运动的周期性多解问题
2.问题特点。(1)研究对象:匀速圆周运动的多解问题含有两个做不同运动的物体。(2)运动特点:一个物体做匀速圆周运动,另一个物体做其他形式的运动(如平抛运动、匀速直线运动等)。(3)运动的关系:由于两物体运动的时间相等,根据等时性建立等式求解待求物理量。
3.圆周运动与其他运动结合问题应注意:(1)画示意图理解过程,找几何关系;(2)时间相等是解题关键;(3)运动的周期性可能导致多解。
如图所示,钟表上的秒针、分针、时针以不同的速度做圆周运动。对于走时准确的时钟,时针与分针的尖端从相距最近到相距最远所需的最短时间为多少?提示:分针转一圈的周期T1为1 h,时针转一圈的周期T2为12 h;时针与分针的尖端相距最近时二者重合,相距最远时二者相差半周,则
典例剖析【例3】 (多选)如图所示,直径为d的竖直圆筒绕中心轴线以恒定的转速匀速转动。一子弹以水平速度沿圆筒直径方向从左壁射入圆筒,从右侧射穿圆筒后发现两弹孔在同一竖直线上且相距为h。则(　 　)
方法技巧 1.抓住联系点:明确题中两个物体的运动性质,抓住两运动的联系点。2.先特殊后一般:先考虑第一个周期的情况,再根据运动的周期性,考虑多个周期时的规律。
学以致用3.如图所示,直径为d的纸制圆筒以角速度ω绕垂直于纸面的轴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与bO夹角为θ,求子弹的速度。若无旋转不到半周的限制,则子弹的速度又如何?
1.在匀速圆周运动中,发生变化的物理量是(　　)A.速度B.速率C.角速度D.周期答案:A解析:匀速圆周运动是线速度大小、角速度、周期都保持不变的圆周运动,它的速度方向时刻都在变化,选项A正确。
2.某物体保持角速度不变做匀速圆周运动,下列说法正确的是(　　)A.若轨道半径越大,则线速度越大B.若轨道半径越大,则线速度越小C.若轨道半径越大,则周期越小D.若轨道半径越大,则周期越大答案:A
解析:物体做匀速圆周运动,角速度ω一定,根据v=ωr,轨道半径越大线速度越大,故选项A正确,B错误;物体做匀速圆周运动,角速度ω一定,根据T= 可知,周期一定,与半径无关,故选项C、D错误。
3.下图是一种叫“指尖陀螺”的玩具。当将陀螺绕位于中心A的转轴旋转时,陀螺上B、C两点的周期、角速度及线速度的关系正确的是(　　)A.TB=TC,vB>vCB.TB=TC,vB4.(多选)甲、乙两个做匀速圆周运动的质点,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∶9B.它们的半径之比为1∶2C.它们的周期之比为2∶3D.它们的周期之比为1∶3答案:AD
5.地球半径R=6 400 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分别是多大?他们的线速度分别是多大?答案:角速度均为7.3×10-5 rad/s,线速度分别为467.2 m/s、233.6 m/s