人教版高中物理必修二圆周运动精品课件

第五章曲线运动第五章第四节圆周运动课堂情景切入方法警示探究知识自主梳理重点难点突破易错案例剖析课后强化作业考点题型设计学习目标定位*理解匀速圆周运动的概念**掌握匀速圆周运动的线速度和角速度**掌握线速度和角速度的关系课堂情景切入月亮绕地球运动，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？在一个宁静的夜晚(如下图所示)。地球和月亮进行了下面的“对话”：地球说：你怎么走得这么慢？我绕太阳运动1s要走29.79km，你绕我运动1s才走1.02km。月亮说：不能这样说吧，你一年才绕一圈，我27.3d(天)就绕了一圈，到底谁转得慢？请你探究分析，地球说得对，还是月亮说得对？知识自主梳理知识点1描述圆周运动的物理量1.线速度(1)定义：线速度的大小等于质点通过的________与所用_________的比值。(2)公式：v＝_____。单位：米每秒(m/s)(3)意义：描述做圆周运动的物体_______的快慢。(4)方向：物体在某一时刻或某一位置的线速度方向就是圆弧上该点的_______方向。弧长Δs时间ΔtΔsΔt运动切线2．角速度(1)定义：在圆周运动中，连接运动物体和圆心的半径转过的_________和所用__________的比值。(2)公式：ω＝______。(3)意义：描述物体绕圆心________的快慢。(4)单位：在国际单位制中，角速度的单位是________，符号为rad/s。角度Δθ时间ΔtΔθΔt转动弧度/秒3．周期(1)定义：做匀速圆周运动的物体，转过________所用的时间，叫做周期，用T表示。(2)单位：秒，符号s。4．转速(1)定义：物体单位时间所转过的_______，常用符号n表示。(2)单位：转每分、转每秒，符号r/min、r/s。一周圈数知识点2线速度与角速度的关系在圆周运动中，线速度的大小等于____________与半径的乘积，关系式为v＝______。角速度大小ωr知识点3匀速圆周运动1.定义：线速度的大小____________的圆周运动。2．特点(1)线速度大小处处相等，方向时刻变化，是一种____运动。(2)角速度________。(3)转速、周期不变。处处相等变速不变重点难点突破一、匀速圆周运动的特点1．“变”与“不变”：描述匀速圆周运动的四个物理量中，角速度、周期和转速恒定不变，线速度是变化的；2．性质：匀速圆周运动中的“匀速”不同于匀速直线运动中的“匀速”，这里的“匀速”是“匀速率”的意思，匀速圆周运动是变速运动。二、匀速圆周运动的线速度、角速度、周期、频率、转速的比较特别提醒：1v、ω、r间的关系为瞬时对应关系。2讨论v、ω、r三者关系时，先确保一个量不变，再确定另外两个量间的正、反比关系。3公式v＝ωr适用于所有的圆周运动；关系式T＝适用于所有具有周期性运动的情况。如图所示，在冰上芭蕾舞表演中，演员展开双臂单脚点地做着优美的旋转动作，在他将双臂逐渐放下的过程中，他转动的速度会逐渐变快，则它肩上某点随之转动的()A．转速变大B．周期变大C．角速度变大D．线速度变大答案：ACD解析：转动的速度变快，是转速变大，其角速度变大，周期变小，肩上某点距转动的圆心的半径r不变，因此线速度也变大。三、常见传动装置及其特点1．共轴传动A点和B点在同轴的一个圆盘上，如图，圆盘转动时，它们的角速度、周期相同：ωA＝ωB，TA＝TB。线速度与圆周半径成正比，vAvB＝rR。2．皮带传动A点和B点分别是两个轮子边缘的点，两个轮子用皮带连起来，并且皮带不打滑。如图，轮子转动时，它们的线速度相同：vA＝vB，周期与半径成正比，角速度与半径成反比：ωAωB＝rR，TATB＝Rr。并且转动方向相同。3．齿轮传动A点和B点分别是两个齿轮边缘上的点，两个齿轮轮齿啮合。如图，齿轮转动时，它们的线速度、角速度、周期存在以下定量关系：vA＝vB，TATB＝r1r2，ωAωB＝r2r1。两点转动方向相反。特别提醒：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线速度或角速度，再由描述圆周运动的各物理量间的关系，确定其他各量间的关系。如图为常见的自行车传动示意图。A轮与脚蹬子相连，B轮与车轴相连，C为车轮。当人蹬车匀速运动时，以下说法中正确的是()A．A轮与B轮的角速度相同B．A轮边缘与B轮边缘的线速度相同C．B轮边缘与C轮边缘的线速度相同D．B轮与C轮的角速度相同答案：BD解析：A、B两轮以链条相连，其边缘线速度相同，B、C同轴转动，其角速度相同。考点题型设计题型1描述圆周运动的物理量如图所示，由于地球自转，地球上的一切物体都随地球一起转动，现有A、B两人，A在赤道上，B在北纬60°处，A、B两人的角速度、线速度分别是多少？(地球半径R＝6400km)解析：A、B两人随地球自转，做圆周运动的周期相同，均等于地球自转的周期，但两人做圆周运动的圆周、圆心的位置及轨道半径不同。A、B两人的角速度相等，均等于地球的自转角速度。ωA＝ωB＝2πT＝2π24×3600rad/s＝7.3×10－5rad/s由v＝rω得vA＝RAωA＝RωA＝6.4×106×7.3×10－5m/s＝467.2m/svB＝RBωB＝Rcos60°ωB＝6.4×106×cos60°×7.3×10－5m/s＝233.6m/s答案：ωA＝ωB＝7.3×10－5rad/svA＝467.2m/svB＝233.6m/s点评：确定物体的角速度和线速度的大小，首先应确定物体做匀速圆周运动的圆心、半径、运动的平面及轨迹，然后找到各物理量之间的相互关系。(临朐一中12～13学年高一下学期期中)如图所示，跷跷板的支点位于板的中点，A、B是板的两个端点，在翘动的某一时刻，A、B的线速度大小分别为vA、vB，角速度大小分别为ωA、ωB，则()A．vA＝vB，ωAωBB．vAvB，ωA＝ωBC．vA＝vB，ωA＝ωBD．vAvB，ωAωB答案：B解析：由题意知A、B的角速度相等，由图看出rArB，根据v＝ωr得线速度vAvB，所以B选项正确。题型2皮带(或齿轮)传动问题(成都市六校协作体11～12学年高一上学期期中)如图所示为一皮带传动装置，右轮的半径为r，a是它边缘的上一点，左侧是一轮轴，大轮的半径为4r，小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在转动过程中，皮带不打滑，则()A．a点与b点的线速度大小相等B．a点与b点的角速度大小相等C．a点与c点的线速度大小相等D．a点与d点的线速度大小相等解析：左、右两轮通过皮带传动，在皮带不打滑的前提下，a、c两点的线速度大小相等，b、c、d三点的角速度大小相等，即va＝vc，ωb＝ωc＝ωd由v＝rω可得：vb＝rω，vc＝2rω，vd＝4rω显然vdvcvb，则vdvavb又va＝rωa，vb＝rωb，则ωaωb，A、B、D三项错误，C项正确。答案：C点评：此类问题为描述圆周运动的各物理量间的关系，解决此类问题的关键是熟练掌握公式，抓住相同量，皮带传动不打滑时：两轮边缘各点具有相同的线速度、同一转轴的轮上的所有点具有相同的角速度，与此类似的还有摩擦传动、齿轮传动等，这类问题常用比例关系求解。某变速箱中有甲、乙、丙三个齿轮，如图所示，其半径分别为r1、r2、r3，若甲轮的角速度为ω，则丙轮边缘上某点的角速度为()A.r1ωr3B.r3ωr1C.r3ωr2D.r2ωr3答案：A解析：∵ω1r1＝ω2r2＝ω3r3∴ω3＝ω1r1r3集合概念的考查一辆拖拉机停在水平地面上，下列说法中正确的是()A．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机没有发生形变，所以拖拉机不受弹力B．地面受到了向下的弹力，是因为地面发生了弹性形变；拖拉机受到了向上的弹力，是因为拖拉机也发生了形变题型3题型3开放·探究小明同学每天骑自行车上学，他想利用自行车估测他家到学校的距离，他做了如下的工作，就估测出了他家到学校的距离。数出从家门口骑自行车到学校门口的过程中某一只脚蹬蹬过的圈数N(设不间断地蹬即无滑行)；测量自行车下列相关数据：脚蹬板到轮盘中心的距离R1，轮盘半径R2，飞轮半径R3，车后轮半径R4。请你推导出估算距离s的公式。解析：设他从家门口到学校门口所用时间为t，脚蹬板的线速度为v1，轮盘边缘的线速度为v2，飞轮边缘的线速度为v3，后车轮边缘的线速度为v4。由线速度的定义式有：v1＝2πR1Nt。由脚蹬板与轮盘的转动角速度相同有：v1v2＝R1R2。由飞轮与后车轮的转动角速度相同有：v3v4＝R3R4。因为轮盘与飞轮之间用链条转动，它们边缘上的线速度相同，即：v2＝v3车轮边缘的线速度与自行车行驶的速度大小相等，则距离为：s＝v4t。由以上各式得：s＝2πNR4R2R3。答案：s＝2πNR4R2R3点评：该题从生活情景和技术应用出发，要求熟练掌握线速度、角速度、转速的概念，同时要求在这个基础上进行具体实验设计，体现出思维的开放性和对解决实际问题的能力的培养。拍苍蝇与物理有关。市场上出售的蝇拍(如图所示)把长约30cm，拍头长12cm、宽10cm，这种拍的使用效果往往不好，拍未到，蝇已飞。有人将拍把增长到60cm，结果是打一个准一个，你能解释其原因吗？答案：苍蝇的反应很灵敏，只有拍头的速度足够大时才能击中，而人转动手腕的角速度是有限的。由v＝ωr知，当增大转动半径(即拍把长)时，如由30cm增大到60cm，则拍头速度增大为原来的2倍，此时，苍蝇就难以逃生了。易错案例剖析易错点：对物理情境认识不清导致错误案例：如图所示，直径为d的纸制圆筒，使它以角速度ω绕轴O匀速转动，然后使子弹沿直径穿过圆筒。若子弹在圆筒旋转不到半周时在圆筒上留下a、b两个弹孔，已知Oa、Ob夹角为φ，求子弹的速度。易错分析：解答本题易犯错误具体分析如下：常见错误错误原因误认为子弹穿过纸制圆筒的时间为φω，从而求出子弹的速度为ωdφ。对运动的具体过程认识不清，子弹穿过纸制圆筒的时间内，纸筒转过的角度为π－φ，而非φ。正确解答：子弹从a穿入圆筒到从b穿出圆筒，圆筒转过的角度为(π－φ)，则子弹穿过圆筒的时间为t＝(π－φ)/ω在这段时间内子弹的位移为圆筒的直径d，则子弹的速度为v＝dt＝ωdπ－φ正确答案：ωdπ－φ