新教材高中物理第六章圓周運(yùn)動(dòng)圓周運(yùn)動(dòng)課件新人教版必修第二冊(cè)

第六章圓周運(yùn)動(dòng)〔情

境

導(dǎo)

入〕上一章我們學(xué)習(xí)了曲線運(yùn)動(dòng)，這一章我們?cè)賹W(xué)習(xí)一種特殊的曲線運(yùn)動(dòng)——圓周運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)是我們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｒ?jiàn)的一種運(yùn)動(dòng)形式，如地球環(huán)繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)，自行車(chē)車(chē)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，游樂(lè)場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)摩天輪等，圓周運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)？我們?nèi)绾窝芯繄A周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律？這一章我們就來(lái)探究這些問(wèn)題。本章素養(yǎng)概述〔內(nèi)

容

提

要〕本章是曲線運(yùn)動(dòng)的延續(xù)，主要講述了最簡(jiǎn)單的勻速圓周運(yùn)動(dòng)及其規(guī)律。本章內(nèi)容可分為三個(gè)單元：第一單元(第1節(jié))：講述了圓周運(yùn)動(dòng)的基本物理量——線速度、角速度、周期及其關(guān)系。第二單元(第2節(jié)～第3節(jié))：探究了物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件，學(xué)習(xí)了向心力與向心加速度。第三單元(第4節(jié))：用圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)分析了火車(chē)轉(zhuǎn)彎、汽車(chē)過(guò)拱形橋及其離心運(yùn)動(dòng)。本章的重點(diǎn)是圓周運(yùn)動(dòng)的基本知識(shí)及其規(guī)律，難點(diǎn)是能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力?！矊W(xué)

法

指

導(dǎo)〕1．要重視對(duì)物理規(guī)律的深入觀察和體驗(yàn)，對(duì)物理課本中的“拓展”學(xué)習(xí)，“做一做”“實(shí)驗(yàn)探究”等要親身體驗(yàn)，學(xué)習(xí)小組間要經(jīng)常性地展開(kāi)活動(dòng)相互探討。2．本章內(nèi)容依據(jù)的規(guī)律是牛頓第二定律與圓周運(yùn)動(dòng)公式，因此正確進(jìn)行受力分析并選擇合適的圓周運(yùn)動(dòng)公式是解決問(wèn)題的關(guān)鍵，明確圓心和半徑也是解題的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。3．對(duì)豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，要明確是“輕繩模型”還是“輕桿模型”，不同的模型所對(duì)應(yīng)的臨界條件是不同的，解題時(shí)要引起注意。1．圓周運(yùn)動(dòng)課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)目標(biāo)體系構(gòu)建易錯(cuò)辨析警示夯基提能作業(yè)目標(biāo)體系構(gòu)建【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．認(rèn)識(shí)圓周運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。了解轉(zhuǎn)速和周期的意義。2．理解線速度的物理意義，知道勻速圓周運(yùn)動(dòng)中線速度的方向。3．理解角速度的物理意義，掌握線速度和角速度的關(guān)系?！舅季S脈絡(luò)】課前預(yù)習(xí)反饋

1．圓周運(yùn)動(dòng)：運(yùn)動(dòng)軌跡為_(kāi)______或一段_______的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。2．線速度(1)定義：物體運(yùn)動(dòng)的_________與時(shí)間Δt之比。(2)定義式：v＝_____。(3)方向：物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)該點(diǎn)的_______方向。(4)物理意義：表示物體在該點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的_______。3．勻速圓周運(yùn)動(dòng)：線速度_______處處相等的圓周運(yùn)動(dòng)。因線速度的方向在時(shí)刻變化，故勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種_______運(yùn)動(dòng)。知識(shí)點(diǎn)1線速度圓周圓弧弧長(zhǎng)Δs

切線快慢大小變速1．物理意義：描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體繞圓心_______的快慢。2．定義：半徑轉(zhuǎn)過(guò)的_________與所用時(shí)間Δt之比。4．單位：在國(guó)際單位制中，角速度的單位是___________，符號(hào)：_________。5．勻速圓周運(yùn)動(dòng)角速度特點(diǎn)：角速度_______。知識(shí)點(diǎn)2角速度轉(zhuǎn)動(dòng)角度Δθ

弧度每秒rad/s

不變1．周期(1)定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)_______所用的時(shí)間。(2)符號(hào)：用T表示。(3)單位：國(guó)際單位制中，周期的單位是_____，符號(hào)：____。2．轉(zhuǎn)速(1)物理意義：描述物體做圓周運(yùn)動(dòng)的_______。(2)定義：物體轉(zhuǎn)動(dòng)的_______與所用時(shí)間之比。(3)符號(hào)：用n表示。(4)單位：轉(zhuǎn)每秒(r/s)，或轉(zhuǎn)每分(r/min)。知識(shí)點(diǎn)3周期一周秒s

快慢圈數(shù)知識(shí)點(diǎn)4線速度與角速度的關(guān)系ωr

乘積思考辨析『判一判』(1)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，相同時(shí)間內(nèi)位移相同。 (

)(2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其線速度大小不變。 (

)(3)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng)。 (

)(4)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其所受合力一定不為零。 (

)(5)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，其角速度不變。 (

)(6)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，周期越大，角速度越小。 (

)×

√

×

√

√

√

『選一選』以下物體的運(yùn)動(dòng)為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的是 (

)A．水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)B．豎直面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)C．平拋物體的運(yùn)動(dòng)D．如圖所示的圓錐擺運(yùn)動(dòng)C

解析：勻變速曲線運(yùn)動(dòng)是加速度恒定的曲線運(yùn)動(dòng)。水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，豎直面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)和如圖所示的圓錐擺運(yùn)動(dòng)的加速度方向在變，即加速度不恒定；平拋物體的運(yùn)動(dòng)加速度為重力加速度g恒定，即為勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，A、B、D錯(cuò)誤，C正確?！合胍幌搿慌纳n蠅與物理有關(guān)。市場(chǎng)上出售的蠅拍(如圖所示)把長(zhǎng)約30cm，拍頭長(zhǎng)12cm、寬10cm，這種拍的使用效果往往不好，拍未到，蠅已飛。有人將拍把增長(zhǎng)到60cm，結(jié)果是打一個(gè)準(zhǔn)一個(gè)，你能解釋其原因嗎？答案：蒼蠅的反應(yīng)很靈敏，只有拍頭的速度足夠大時(shí)才能擊中，而人轉(zhuǎn)動(dòng)手腕的角速度是有限的。由v＝ωr知，當(dāng)增大轉(zhuǎn)動(dòng)半徑(即拍把長(zhǎng))時(shí)，如由30cm增大到60cm，則拍頭速度增大為原來(lái)的2倍，此時(shí)，蒼蠅就難以逃生了。課內(nèi)互動(dòng)探究探究

月球繞地球運(yùn)動(dòng)，地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)運(yùn)動(dòng)都可看成是圓周運(yùn)動(dòng)，怎樣比較這兩個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的快慢？請(qǐng)看下面地球和月球的“對(duì)話”。地球說(shuō)：你怎么走得這么慢？我繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)1s要走29.79km，你繞我運(yùn)動(dòng)1s才走1.02km。描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量及其關(guān)系情景導(dǎo)入月球說(shuō)：不能這樣說(shuō)吧！你一年才繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)一圈，我27.3天就能繞你轉(zhuǎn)一圈，到底誰(shuí)轉(zhuǎn)得慢？請(qǐng)問(wèn)：地球說(shuō)得對(duì)，還是月球說(shuō)得對(duì)？提示：地球和月球說(shuō)的均是片面的，它們選擇描述圓周運(yùn)動(dòng)快慢的標(biāo)準(zhǔn)不同。嚴(yán)格來(lái)說(shuō)地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的線速度比月球繞地球運(yùn)動(dòng)的線速度大，而月球繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度比地球繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度速度大。1．勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)“變”與“不變”描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的四個(gè)物理量中，角速度、周期和轉(zhuǎn)速恒定不變，線速度是變化的。(2)性質(zhì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的“勻速”不同于勻速直線運(yùn)動(dòng)中的“勻速”，這里的“勻速”是“勻速率”的意思，勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。要點(diǎn)提煉2．勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期、頻率、轉(zhuǎn)速的比較特別提醒

如圖所示，由于地球自轉(zhuǎn)，地球上的一切物體都隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)有A、B兩人，A在赤道上，B在北緯60°處，A、B兩人的角速度、線速度分別是多少？(地球半徑R＝6400km)典題1典例剖析思路引導(dǎo)：確定物體的角速度和線速度的大小，首先應(yīng)確定物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的圓心、半徑、運(yùn)動(dòng)的平面及軌跡，然后找到各物理量之間的相互關(guān)系。答案：ωA＝ωB＝7.3×10－5rad/s

vA＝467.2m/s

vB＝233.6m/s1．(2021·北京師范大學(xué)珠海分校高一月考)觀察鐘表指針轉(zhuǎn)動(dòng)情況，回答下列問(wèn)題(1)某教室用鐘秒針針尖到轉(zhuǎn)軸距離20cm，求秒針針尖轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度和線速度；(2)若分針與時(shí)針由轉(zhuǎn)軸到針尖的長(zhǎng)度之比為2︰1，求分針與時(shí)針的角速度之比；(3)求分針針尖與時(shí)針針尖線速度之比。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練探究

如圖為一輛自行車(chē)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)圖，觀察自行車(chē)是怎樣用鏈條傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)后輪前進(jìn)的，請(qǐng)思考：常見(jiàn)的三種傳動(dòng)裝置及其特點(diǎn)情景導(dǎo)入(1)同一齒輪上到轉(zhuǎn)軸距離不同的各點(diǎn)的線速度、角速度是否相同？(2)兩個(gè)齒輪相比較，其邊緣的線速度大小是否相等？角速度是否相同，轉(zhuǎn)速是否相同？提示：(1)線速度不同，角速度相同。(2)線速度大小相等，角速度不同，轉(zhuǎn)速不同。三種傳動(dòng)裝置及其特點(diǎn)要點(diǎn)提煉在處理傳動(dòng)裝置中各物理量間的關(guān)系時(shí)，關(guān)鍵是確定其相同的量(線速度或角速度)，再由描述圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量間的關(guān)系，確定其他各量間的關(guān)系。特別提醒 (多選)(2021·四川南充市閬中市川綿外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高一月考)如圖所示皮帶傳送裝置，皮帶輪O和O′上的三點(diǎn)A、B和C，OA＝O′C＝r，O′B＝2r。則皮帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)A、B、C三點(diǎn)的情況是 (

)A．vA＝vB

vB＝2vC

B．ωA＝ωB

vB＝2vCC．ωA＝2ωB

vA＝2vC

D．ωA＝2ωB

vA＝vC典題2典例剖析AC

思路引導(dǎo)：在分析傳動(dòng)裝置中各物理量間的關(guān)系時(shí)，要牢記下面的兩個(gè)關(guān)系：(1)靠皮帶、齒輪或摩擦傳動(dòng)的輪子，在不打滑的情況下，輪子邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等，角速度則與半徑成反比；(2)同一輪子或同軸傳動(dòng)的輪子上各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的角速度ω、轉(zhuǎn)速n和周期T均相等，線速度則與半徑成正比。解析：由圖可知B點(diǎn)和C點(diǎn)屬于同軸傳動(dòng)，所以ωB＝ωC，又rB＝2rC，根據(jù)v＝ωr，可知vB＝2vC，A、B兩點(diǎn)屬于皮帶傳動(dòng)，所以vA＝vB，所以vA＝2vC，又rB＝2rA，根據(jù)v＝ωr，可知ωA＝2ωB。故選AC。2．(多選)如圖所示為一種齒輪傳動(dòng)裝置，忽略齒輪嚙合部分的厚度，甲、乙兩個(gè)輪子的半徑之比為1︰3，則在傳動(dòng)的過(guò)程中 (

)A．甲、乙兩輪的角速度之比為3︰1B．甲、乙兩輪的周期之比為3︰1C．甲、乙兩輪邊緣處的線速度之比為3︰1D．甲、乙兩輪邊緣上的點(diǎn)相等時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)之比為1︰1對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練AD

易錯(cuò)辨析警示易錯(cuò)點(diǎn)：忽視勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期性而致錯(cuò)

如圖所示，用薄紙做成的圓筒，直徑為D，水平放置，繞圓筒軸線OO′以角速度ω0逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。一玩具手槍發(fā)出的子彈，沿水平方向勻速飛來(lái)(不計(jì)子彈重力影響)，沿圓筒的直徑方向擊穿圓筒后飛出(設(shè)薄紙對(duì)子彈的運(yùn)動(dòng)速度無(wú)影響且認(rèn)為紙筒沒(méi)有發(fā)生形變)，結(jié)果在圓筒上只留下子彈的一個(gè)洞痕，求子彈的速度。案例素養(yǎng)警示解答有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題時(shí)，常出現(xiàn)的錯(cuò)誤是沒(méi)有考慮到圓周運(yùn)動(dòng)的周期性而漏解。因此，在解答此類(lèi)問(wèn)題時(shí)，要特別注意可能會(huì)出現(xiàn)的符合題意的多種情況。課堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)1．(2021·四川南充市閬中市川綿外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高一月考)關(guān)于圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是

(

)A．圓周運(yùn)動(dòng)可能是勻速運(yùn)動(dòng)B．圓周運(yùn)動(dòng)可能是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C．圓周運(yùn)動(dòng)一定是非勻變速運(yùn)動(dòng)D．圓周運(yùn)動(dòng)加速度可能不變解析：圓周運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)，因此合外力不等于零。圓周運(yùn)動(dòng)的加速度方向是在變化的，所以圓周運(yùn)動(dòng)一定是非勻變速運(yùn)動(dòng)。故選C。C

2．(2021·天津市第八中學(xué)高一月考)一戶(hù)外健身器材如圖所示，當(dāng)器材上輪子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪子上A、B兩點(diǎn)的 (

)A．轉(zhuǎn)速nB>nA

B．周期TB>T