粤教版 (2019)必修 第二册第二章 圆周运动第一节 匀速圆周运动集体备课课件ppt

这是一份粤教版 (2019)必修 第二册第二章 圆周运动第一节 匀速圆周运动集体备课课件ppt，共55页。

必备知识·自主预习储备
知识点一　线速度1．圆周运动的概念如果质点的运动轨迹是____，那么这一质点的运动就称为圆周运动。2．匀速圆周运动的概念(1)如果做圆周运动的质点线速度大小______________，这种运动称为匀速圆周运动。(2)匀速圆周运动的速度______时刻在变化。
3．线速度(1)定义：在一段很短的时间Δt内，点A转过的弧长为Δl，则_______反映了点A沿圆周运动的快慢，称为线速度，用___表示。
思考　匀速圆周运动是“匀速”运动吗？提示：不是。体验1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)匀速圆周运动是一种变速运动。(　　)(2)做匀速圆周运动的物体，相等时间内通过的位移相同。(　　)(3)做匀速圆周运动的物体，其所受合力一定不为零。(　　)
知识点二　角速度1．定义：如图所示，在一段很短的时间Δt内，半径OA转过的角度为Δθ，_______反映了质点绕圆心转动的快慢，称为角速度，用符号ω表示。
体验2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)转速越大，周期一定越大。(　　)(2)在国际单位制中，角的度量单位为度。(　　)
知识点三　线速度、角速度和周期间的关系1．线速度大小与周期的关系设某一质点沿半径为r的圆做匀速圆周运动，在一个周期T内，做匀速圆周运动的质点通过的弧长为_____，转过的角度为____，则关系式为v＝_____。
2．角速度的大小与周期的关系ω＝______。3．线速度与角速度的关系v＝____。提醒　角速度ω大的质点，其线速度v不一定大。
体验3：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)在半径一定时，线速度与角速度成正比。(　　)(2)公式v＝ωr仅适用于匀速圆周运动。(　　)
体验4：填空甲、乙两物体都做匀速圆周运动，其质量之比为1∶2，转动半径之比为1∶2，在相等时间里甲转过60°，乙转过45°，则它们的线速度之比为_________。
关键能力·情境探究达成
考点1　描述圆周运动的物理量
考点2　常见三种传动方式
考点3　圆周运动的周期性和多解问题
如图所示，月球绕地球运动，地球绕太阳运动，这两个运动都可看成是圆周运动，怎样比较这两个圆周运动的快慢？请看下面地球和月球的“对话”。
地球说：你怎么走得这么慢？我绕太阳运动1 s要走29.79 km，你绕我运动1 s才走1.02 km。月球说：不能这样说吧！你一年才绕太阳转一圈，我27.3天就能绕你转一圈，到底谁转得慢？请问：地球说得对，还是月球说得对？提示：地球和月球说的均是片面的，它们选择描述匀速圆周运动快慢的标准不同。严格来说地球绕太阳运动的线速度比月球绕地球运动的线速度大，而月球绕地球运动的角速度比地球绕太阳运动的角速度大。
考点1　描述圆周运动的物理量1．描述圆周运动的各物理量之间的关系
特别提醒　在讨论v、ω、r三者的关系时，应采用控制变量法，先保持其中一个量不变，再讨论另外两个量之间的关系。ω、T和n三个物理量可相互换算，只要其中一个量确定，其余两个量也就确定了。
角度1　描述圆周运动的物理量【典例1】　做匀速圆周运动的物体，10 s内沿半径为20 m的圆周运动100 m，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。
[答案]　(1)10 m/s　(2)0.5 rad/s　(3)4π s
角度2　描述圆周运动的物理量间的关系【典例2】　火车以60 m/s的速率驶过一段圆弧弯道，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．运动位移为600 mB．加速度为零C．角速度约为1 rad/sD．转弯半径约为3.4 km
[跟进训练]1．(角度1)(多选)甲沿着半径为R的圆周跑道匀速跑步，乙沿着半径为2R的圆周跑道匀速跑步。在相同的时间内，甲、乙各自跑了一圈，他们的角速度分别为ω1、ω2，线速度大小分别为v1、v2，频率分别为f1、f2，则(　　)A．ω1＞ω2，f1＞f2　　　B．ω1＝ω2，f1＝f2C．ω1＝ω2，v1＜v2D．ω1＜ω2，v1＞v2
2．(角度2)嘉兴某高中开设了糕点制作的选修课，小明同学在体验糕点制作的“裱花”环节时，如图所示，他在绕中心匀速转动的圆盘上放了一块直径约20 cm的蛋糕，在蛋糕边缘上每隔4 s“点”一次奶油，蛋糕随圆盘转一周后均匀“点”上了15次奶油，则下列说法正确的是(　　)
考点2　常见三种传动方式1．三种传动装置
[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，即va＝vb或va∶vb＝1∶1①由v＝ωr得ωa∶ωb＝rB∶rA＝1∶2②B、C两轮固定在一起同轴转动，则B、C两轮的角速度相等，即ωb＝ωc或ωb∶ωc＝1∶1③由v＝ωr得vb∶vc＝rB∶rC＝1∶2④由②③得ωa∶ωb∶ωc＝1∶2∶2由①④得va∶vb∶vc＝1∶1∶2。[答案]　1∶2∶2　1∶1∶2
[母题变式]上例中，若C轮的转速为n r/s，其他条件不变，则A轮边缘的线速度和角速度各为多大？
[答案]　2πnrB　πn
规律方法　传动装置的特点在处理传动装置中各物理量间的关系时，关键是确定其相同的量。(1)同轴传动的物体上各点的角速度、转速和周期相等，但在同一轮上半径不同的各点线速度不同。(2)皮带传动(皮带不打滑)中与皮带接触的两轮边缘上各点(或咬合的齿轮边缘的各点)的线速度大小相同，角速度与半径有关。
[跟进训练]3．如图所示，A、B是两个摩擦传动的靠背轮。A是主动轮，B是从动轮，它们的半径RA＝2RB，a和b两点在各轮的边缘，c和d在各轮半径的中点，下列判断正确的是(　　)
A．va＝2vb　B．ωa＝2ωcC．ωd＝ωcD．vb＝2vc
D　[由于A、B两轮之间通过摩擦传动，故A、B两轮的边缘的线速度大小相同，所以va＝vb，故A错误；a、c两点同轴转动，角速度相等，所以ωa＝ωc，故B错误；根据v＝ωR可得，ωaRA＝ωbRB，则ωa∶ωb＝RB∶RA＝1∶2，即ωb＝2ωa，a、c两点角速度相等，b、d两点角速度相等，所以ωd＝2ωc，故C错误；由于ωa＝ωc，Ra＝2Rc，故va∶vc＝2∶1，即va＝2vc，又va＝vb，所以vb＝2vc，故D正确。]
考点3　圆周运动的周期性和多解问题1．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。
2．分析技巧(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，考虑多个周期的情况。
【典例4】　如图所示，一位同学做飞镖游戏，已知圆盘的直径为d，飞镖距圆盘L，且对准圆盘上边缘的A点水平抛出，初速度为v0，飞镖抛出的同时，圆盘绕垂直圆盘过盘心O的水平轴匀速转动，角速度为ω。若飞镖恰好击中A点，则下列关系式正确的是(　　)
思路点拨：圆周运动是一种周期性运动，每经过一个周期物体都会回到原来的位置，本题中飞镖恰好击中A点说明在飞镖做平抛运动的这段时间内圆盘应转过的弧度为(2n＋1)π(n＝0，1，2，3，…)。飞镖的水平位移为L，竖直位移为d，根据圆周运动和平抛运动的相关知识求解。
规律方法　解决圆周运动多解性问题的方法(1)明确两个物体参与运动的性质和求解的问题。两个物体参与的两个运动虽然独立进行，但一定有联系点，其联系点一般是时间或位移等，抓住两运动的联系点是解题关键。(2)注意圆周运动的周期性造成的多解。分析问题时可暂时不考虑周期性，先确定一个周期的情况，再根据运动的周期性，在转过的角度θ上再加上2nπ，具体n的取值应视情况而定。
[跟进训练]4．(多选)如图所示，夜晚电风扇在闪光灯下运转，闪光灯每秒闪45次，风扇转轴O上装有3个扇叶，它们互成120°角。当风扇转动时，观察者感觉扇叶不动，则风扇转速可能是(　　)
A．600 r/min B．900 r/minC．1 200 r/minD．1 800 r/min
学习效果·随堂评估自测
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
ABD　[由匀速圆周运动的定义知，做匀速圆周运动的物体速度的大小不变，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即路程相等，但通过的位移不一定相等，故D项正确，C项错误。]
3．(多选)如图所示，B和C是一组塔轮，即B和C半径不同，但固定在同一转动轴上，其半径之比为RB∶RC＝3∶2，A轮的半径大小与C轮相同，它与B轮紧靠在一起，当A轮绕过其中心的竖直轴转动时，由于摩擦作用，B轮也随之无滑动地转动起来，a、b、c分别为三轮边缘的三个点，则a、b、c三点在运动过程中的(　　)
A．线速度大小之比为3∶3∶2B．角速度大小之比为3∶3∶2C．转速之比为2∶3∶2D．周期之比为2∶3∶3
4．(新情境题，以旋转筒为背景，考查运动的周期性)水平放置的圆筒绕其中心对称轴OO′匀速转动，转动的角速度ω＝2.5 π rad/s，筒壁上P处有一小圆孔，筒壁很薄，筒的半径R＝2 m；如图所示，当圆孔正上方某高度h处有一小球由静止开始下落，已知圆孔的半径略大于小球的半径，试通过计算求小球恰好落入圆筒小孔时，释放小球的高度h(空气阻力不计，g取10 m/s2)。