物理魯科版（2019）必修第二冊(cè) 3.1勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的描述課件

第1節(jié)勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的描述學(xué)習(xí)目標(biāo)思維導(dǎo)圖1.理解線速度、角速度、轉(zhuǎn)速、周期、頻率等概念,會(huì)對(duì)它們進(jìn)行定量計(jì)算。2.知道線速度、角速度、周期之間的關(guān)系。3.理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)的概念和特點(diǎn)。必備知識(shí)自我檢測(cè)一、線速度和角速度1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)在任意相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)都相等的圓周運(yùn)動(dòng)。2.線速度(1)定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體上某點(diǎn)通過(guò)的弧長(zhǎng)s與所用時(shí)間t之比。(2)方向:總是沿圓周的切線方向。(3)公式:。國(guó)際單位為m/s。必備知識(shí)自我檢測(cè)3.角速度(1)定義:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,連接物體和圓心的半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度φ與所用時(shí)間t之比。(2)公式:。(3)國(guó)際單位是弧度每秒,符號(hào)rad/s。(4)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是角速度不變的圓周運(yùn)動(dòng)。必備知識(shí)自我檢測(cè)二、周期、頻率和轉(zhuǎn)速

必備知識(shí)自我檢測(cè)三、線速度、角速度和周期的關(guān)系1.線速度和角速度關(guān)系:v=rω。必備知識(shí)自我檢測(cè)1.正誤辨析(1)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相同。(

)解析:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在任意相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移大小相等,但位移的方向不同。答案:×(2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng)。(

)解析:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度大小不變,但速度方向不斷變化,所以它不是勻速運(yùn)動(dòng)。答案:×必備知識(shí)自我檢測(cè)(3)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,角速度不變。(

)答案:√(4)在國(guó)際單位制中,角速度的單位是度每秒。(

)解析:在國(guó)際單位制中,角速度的單位是弧度每秒。答案:×(5)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的“勻速”同“勻速直線運(yùn)動(dòng)”的“勻速”含義一樣。(

)解析:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),速度的大小不變,方向時(shí)刻在變化,因此,勻速圓周運(yùn)動(dòng)不是線速度不變的運(yùn)動(dòng),是變速曲線運(yùn)動(dòng)。勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的“勻速”是指速度的大小(速率)不變,應(yīng)該理解成“勻速率”;而“勻速直線運(yùn)動(dòng)”中的“勻速”指的是速度不變,是大小、方向都不變。二者并不相同。答案:×必備知識(shí)自我檢測(cè)2.(2019遼寧葫蘆島期末)一中學(xué)生沿400m圓形跑道,跑了全長(zhǎng)的四分之三,用時(shí)1min。該中學(xué)生運(yùn)動(dòng)的角速度大小為(

)答案:C必備知識(shí)自我檢測(cè)3.一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),在時(shí)間t內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)n周。已知圓周半徑為R,則該質(zhì)點(diǎn)的線速度大小為(t的單位為秒,n的單位為轉(zhuǎn)每秒)(

)答案:B問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量及其關(guān)系情境導(dǎo)引月球繞地球運(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。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)?問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)要點(diǎn)提示:地球和月球說(shuō)的均是片面的,它們選擇描述勻速圓周運(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)的角速度大。問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)知識(shí)點(diǎn)撥1.各物理量之間的關(guān)系注:轉(zhuǎn)速n以轉(zhuǎn)每秒為單位,周期單位為秒時(shí),f=n問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)2.v、ω及r間的關(guān)系(1)由v=ωr知,r一定時(shí),v∝ω;ω一定時(shí),v∝r。v與ω、r間的關(guān)系如圖甲、乙所示。問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)畫(huà)龍點(diǎn)睛

線速度、角速度和半徑之間是瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,對(duì)所有圓周運(yùn)動(dòng)均成立。問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例1甲、乙兩物體都做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之比為1∶2,在相等的時(shí)間內(nèi)甲轉(zhuǎn)過(guò)60°,乙轉(zhuǎn)過(guò)45°,則它們的角速度之比為

,線速度之比為

,周期之比為

。

答案:4∶3

2∶3

3∶4問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練1關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的線速度、角速度、周期的關(guān)系,下面說(shuō)法正確的是(

)A.線速度大的角速度一定大B.線速度大的周期一定小C.角速度大的半徑一定小D.角速度大的周期一定小答案:D問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練2(2019江蘇揚(yáng)州期中)一質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其線速度大小為4m/s,轉(zhuǎn)動(dòng)周期為2s,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.角速度為0.5rad/s

B.轉(zhuǎn)速為0.5r/sC.運(yùn)動(dòng)軌跡的半徑1m D.頻率為1Hz答案:B問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)常見(jiàn)傳動(dòng)裝置及其特點(diǎn)情境導(dǎo)引如圖所示,蹺蹺板的支點(diǎn)位于板的中點(diǎn),A、B是板上的兩個(gè)點(diǎn),請(qǐng)比較:在撬動(dòng)的某一時(shí)刻,A、B的線速度vA、vB的大小關(guān)系及角速度ωA、ωB的大小關(guān)系。要點(diǎn)提示:根據(jù)題意,A、B繞同一支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),所以角速度相等,即ωA=ωB;由題圖看出rA>rB,根據(jù)v=ωr得線速度vA>vB。問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)知識(shí)點(diǎn)撥三種傳動(dòng)裝置及其特點(diǎn)問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例2(多選)如圖為皮帶傳動(dòng)裝置,主動(dòng)軸O1上有兩個(gè)半徑分別為R和r的輪,O2上的輪半徑為r',已知R=2r,r'=R,設(shè)皮帶不打滑,則(

)A.ωA∶ωB=1∶1 B.vA∶vB=1∶1C.ωB∶ωC=1∶1 D.vB∶vC=1∶1問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)答案:AD問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)規(guī)律方法

求解傳動(dòng)問(wèn)題的思路(1)分清傳動(dòng)特點(diǎn):若屬于皮帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng),則輪子邊緣各點(diǎn)線速度大小相等;若屬于同軸傳動(dòng),則輪上各點(diǎn)的角速度相等。(2)確定半徑關(guān)系:根據(jù)裝置中各點(diǎn)位置確定半徑關(guān)系,或根據(jù)題意確定半徑關(guān)系。(3)擇式分析:若線速度大小相等,則根據(jù)ω∝

分析,若角速度大小相等,則根據(jù)v∝r分析。問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練3(多選)如圖所示,地球繞OO'軸自轉(zhuǎn),則下列說(shuō)法正確的是(

)A.A、B兩點(diǎn)的角速度相等B.A、B兩點(diǎn)的線速度相等C.A、B兩點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相等D.A、B兩點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)周期相等解析:A、B兩點(diǎn)隨地球自轉(zhuǎn),繞地軸做勻速圓周運(yùn)動(dòng),它們的圓心在地軸上的不同點(diǎn),它們的半徑不同,線速度也不同,角速度相等,周期相等。答案:AD問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練4(2019四川攀枝花期末)如圖所示,自行車的大齒輪與小齒輪通過(guò)鏈條相連,而后輪與小齒輪繞共同的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)大齒輪、小齒輪和后輪的半徑分別為r1、r2、r3,當(dāng)A點(diǎn)的線速度大小為v時(shí),C點(diǎn)的線速度大小為(

)答案:D問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的理解情境導(dǎo)引如圖所示,衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),請(qǐng)思考:(1)衛(wèi)星的勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)?(2)衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,有哪些物理量不發(fā)生變化?要點(diǎn)提示:(1)因衛(wèi)星做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻在變,因此是變速運(yùn)動(dòng)。(2)衛(wèi)星的角速度、周期、頻率,還有轉(zhuǎn)速不發(fā)生變化。問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)知識(shí)點(diǎn)撥1.圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)圓周運(yùn)動(dòng)一定是變速運(yùn)動(dòng),做圓周運(yùn)動(dòng)的物體一定具有加速度,它受的合外力一定不為零。2.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)實(shí)例引導(dǎo)例3(多選)關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(

)A.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)B.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速率不變C.任意相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移相等D.任意相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程相等解析:由線速度定義知,勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度大小不變,也就是速率不變,但速度方向時(shí)刻改變,故選項(xiàng)A、B正確;做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體在任意相等時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng)即路程相等,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。答案:ABD問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)規(guī)律方法

(1)矢量的比較,首先要想到方向問(wèn)題。(2)“相等時(shí)間內(nèi)……”的問(wèn)題,為便于比較可以取一些特殊值,但是有時(shí)取特殊值也會(huì)犯錯(cuò),如本題中若取t=T,則相等時(shí)間內(nèi)位移相等,均為0,這樣看來(lái)選項(xiàng)C正確,所以舉例時(shí)要具有普遍性。(3)勻速圓周運(yùn)動(dòng)中的“勻速”,是指“勻速率”的意思,勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)變式訓(xùn)練5(多選)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,下列各物理量中不變的是(

)A.線速度 B.角速度C.周期

D.轉(zhuǎn)速解析:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體線速度是矢量,其方向時(shí)刻變化,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度是不變的,周期和轉(zhuǎn)速是標(biāo)量,勻速圓周運(yùn)動(dòng)中其值不變,故選項(xiàng)B、C、D正確。答案:BCD問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)1.關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(

)A.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)B.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)C.勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變加速曲線運(yùn)動(dòng)D.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體必處于平衡狀態(tài)解析:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻變化,加速度也是變量。答案:C問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)2.如圖所示,兩個(gè)小球a和b用輕桿連接,并一起在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是(

)A.a球的線速度比b球的線速度小B.a球的角速度比b球的角速度小C.a球的周期比b球的周期小D.a球的轉(zhuǎn)速比b球的轉(zhuǎn)速大解析:兩個(gè)小球一起轉(zhuǎn)動(dòng),周期相同,所以它們的轉(zhuǎn)速、角速度都相等,選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤;而由v=ωr可知b的線速度大于a的線速度,選項(xiàng)A正確。答案:A問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)3.甲沿著半徑為R的圓周跑道勻速跑步,乙沿著半徑為2R的圓周跑道勻速跑步,在相同的時(shí)間內(nèi),甲、乙各自跑了一圈,他們的角速度和線速度的大小分別為ω1、ω2和v1、v2,則(

)A.ω1>ω2,v1>v2 B.ω1<ω2,v1<v2C.ω1=ω2,v1<v2 D.ω1=ω2,v1=v2答案:C問(wèn)題一問(wèn)題二問(wèn)題三隨堂檢測(cè)4.(2019福建廈門期末)如圖所示是一種修正帶的齒輪傳動(dòng)裝置,使用時(shí)大齒輪帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng),關(guān)于大齒輪上A、B兩點(diǎn)和小齒輪上C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)判斷正確的是(A點(diǎn)和C點(diǎn)在兩個(gè)齒輪的邊緣)(