物理鲁科版（2019）必修第二册 3.1匀速圆周运动快慢的描述课件

第1节匀速圆周运动快慢的描述学习目标思维导图1.理解线速度、角速度、转速、周期、频率等概念,会对它们进行定量计算。2.知道线速度、角速度、周期之间的关系。3.理解匀速圆周运动的概念和特点。必备知识自我检测一、线速度和角速度1.匀速圆周运动在任意相等时间内通过的弧长都相等的圆周运动。2.线速度(1)定义:做匀速圆周运动的物体上某点通过的弧长s与所用时间t之比。(2)方向:总是沿圆周的切线方向。(3)公式:。国际单位为m/s。必备知识自我检测3.角速度(1)定义:做匀速圆周运动的物体,连接物体和圆心的半径转过的角度φ与所用时间t之比。(2)公式:。(3)国际单位是弧度每秒,符号rad/s。(4)匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动。必备知识自我检测二、周期、频率和转速

必备知识自我检测三、线速度、角速度和周期的关系1.线速度和角速度关系:v=rω。必备知识自我检测1.正误辨析(1)做匀速圆周运动的物体,相等时间内通过的位移相同。(

)解析:做匀速圆周运动的物体,在任意相等时间内通过的位移大小相等,但位移的方向不同。答案:×(2)匀速圆周运动是一种匀速运动。(

)解析:匀速圆周运动的速度大小不变,但速度方向不断变化,所以它不是匀速运动。答案:×必备知识自我检测(3)做匀速圆周运动的物体,角速度不变。(

)答案:√(4)在国际单位制中,角速度的单位是度每秒。(

)解析:在国际单位制中,角速度的单位是弧度每秒。答案:×(5)匀速圆周运动的“匀速”同“匀速直线运动”的“匀速”含义一样。(

)解析:物体做匀速圆周运动时,速度的大小不变,方向时刻在变化,因此,匀速圆周运动不是线速度不变的运动,是变速曲线运动。匀速圆周运动中的“匀速”是指速度的大小(速率)不变,应该理解成“匀速率”;而“匀速直线运动”中的“匀速”指的是速度不变,是大小、方向都不变。二者并不相同。答案:×必备知识自我检测2.(2019辽宁葫芦岛期末)一中学生沿400m圆形跑道,跑了全长的四分之三,用时1min。该中学生运动的角速度大小为(

)答案:C必备知识自我检测3.一质点做匀速圆周运动,在时间t内转过n周。已知圆周半径为R,则该质点的线速度大小为(t的单位为秒,n的单位为转每秒)(

)答案:B问题一问题二问题三随堂检测描述圆周运动的物理量及其关系情境导引月球绕地球运动,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1s要走29.79km,你绕我运动1s才走1.02km。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?问题一问题二问题三随堂检测要点提示: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,而月球绕地球转动的角速度比地球绕太阳转动的角速度大。问题一问题二问题三随堂检测知识点拨1.各物理量之间的关系注:转速n以转每秒为单位,周期单位为秒时,f=n问题一问题二问题三随堂检测2.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。问题一问题二问题三随堂检测画龙点睛

线速度、角速度和半径之间是瞬时对应关系,对所有圆周运动均成立。问题一问题二问题三随堂检测实例引导例1甲、乙两物体都做匀速圆周运动,其转动半径之比为1∶2,在相等的时间内甲转过60°,乙转过45°,则它们的角速度之比为

,线速度之比为

,周期之比为

。

答案:4∶3

2∶3

3∶4问题一问题二问题三随堂检测变式训练1关于做匀速圆周运动的物体的线速度、角速度、周期的关系,下面说法正确的是(

)A.线速度大的角速度一定大B.线速度大的周期一定小C.角速度大的半径一定小D.角速度大的周期一定小答案:D问题一问题二问题三随堂检测变式训练2(2019江苏扬州期中)一质点做匀速圆周运动,其线速度大小为4m/s,转动周期为2s,则下列说法正确的是(

)A.角速度为0.5rad/s

B.转速为0.5r/sC.运动轨迹的半径1m D.频率为1Hz答案:B问题一问题二问题三随堂检测常见传动装置及其特点情境导引如图所示,跷跷板的支点位于板的中点,A、B是板上的两个点,请比较:在撬动的某一时刻,A、B的线速度vA、vB的大小关系及角速度ωA、ωB的大小关系。要点提示:根据题意,A、B绕同一支点转动,所以角速度相等,即ωA=ωB;由题图看出rA>rB,根据v=ωr得线速度vA>vB。问题一问题二问题三随堂检测知识点拨三种传动装置及其特点问题一问题二问题三随堂检测问题一问题二问题三随堂检测实例引导例2(多选)如图为皮带传动装置,主动轴O1上有两个半径分别为R和r的轮,O2上的轮半径为r',已知R=2r,r'=R,设皮带不打滑,则(

)A.ωA∶ωB=1∶1 B.vA∶vB=1∶1C.ωB∶ωC=1∶1 D.vB∶vC=1∶1问题一问题二问题三随堂检测答案:AD问题一问题二问题三随堂检测规律方法

求解传动问题的思路(1)分清传动特点:若属于皮带传动或齿轮传动,则轮子边缘各点线速度大小相等;若属于同轴传动,则轮上各点的角速度相等。(2)确定半径关系:根据装置中各点位置确定半径关系,或根据题意确定半径关系。(3)择式分析:若线速度大小相等,则根据ω∝

分析,若角速度大小相等,则根据v∝r分析。问题一问题二问题三随堂检测变式训练3(多选)如图所示,地球绕OO'轴自转,则下列说法正确的是(

)A.A、B两点的角速度相等B.A、B两点的线速度相等C.A、B两点的转动半径相等D.A、B两点的转动周期相等解析:A、B两点随地球自转,绕地轴做匀速圆周运动,它们的圆心在地轴上的不同点,它们的半径不同,线速度也不同,角速度相等,周期相等。答案:AD问题一问题二问题三随堂检测变式训练4(2019四川攀枝花期末)如图所示,自行车的大齿轮与小齿轮通过链条相连,而后轮与小齿轮绕共同的轴转动。设大齿轮、小齿轮和后轮的半径分别为r1、r2、r3,当A点的线速度大小为v时,C点的线速度大小为(

)答案:D问题一问题二问题三随堂检测对匀速圆周运动的理解情境导引如图所示,卫星绕地球做匀速圆周运动,请思考:(1)卫星的匀速圆周运动是一种匀速运动还是变速运动?(2)卫星做匀速圆周运动中,有哪些物理量不发生变化?要点提示:(1)因卫星做匀速圆周运动的速度方向时刻在变,因此是变速运动。(2)卫星的角速度、周期、频率,还有转速不发生变化。问题一问题二问题三随堂检测知识点拨1.圆周运动的性质圆周运动一定是变速运动,做圆周运动的物体一定具有加速度,它受的合外力一定不为零。2.匀速圆周运动的特点问题一问题二问题三随堂检测实例引导例3(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解析:由线速度定义知,匀速圆周运动的线速度大小不变,也就是速率不变,但速度方向时刻改变,故选项A、B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,选项C错误,D正确。答案:ABD问题一问题二问题三随堂检测规律方法

(1)矢量的比较,首先要想到方向问题。(2)“相等时间内……”的问题,为便于比较可以取一些特殊值,但是有时取特殊值也会犯错,如本题中若取t=T,则相等时间内位移相等,均为0,这样看来选项C正确,所以举例时要具有普遍性。(3)匀速圆周运动中的“匀速”,是指“匀速率”的意思,匀速圆周运动是变速运动。问题一问题二问题三随堂检测变式训练5(多选)做匀速圆周运动的物体,下列各物理量中不变的是(

)A.线速度 B.角速度C.周期

D.转速解析:匀速圆周运动的物体线速度是矢量,其方向时刻变化,故选项A错误;匀速圆周运动的角速度是不变的,周期和转速是标量,匀速圆周运动中其值不变,故选项B、C、D正确。答案:BCD问题一问题二问题三随堂检测1.关于匀速圆周运动,下列说法正确的是(

)A.匀速圆周运动是匀速运动B.匀速圆周运动是匀变速曲线运动C.匀速圆周运动是变加速曲线运动D.做匀速圆周运动的物体必处于平衡状态解析:匀速圆周运动的速度方向时刻变化,加速度也是变量。答案:C问题一问题二问题三随堂检测2.如图所示,两个小球a和b用轻杆连接,并一起在水平面内做匀速圆周运动,下列说法中正确的是(

)A.a球的线速度比b球的线速度小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球的转速比b球的转速大解析:两个小球一起转动,周期相同,所以它们的转速、角速度都相等,选项B、C、D错误;而由v=ωr可知b的线速度大于a的线速度,选项A正确。答案:A问题一问题二问题三随堂检测3.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,他们的角速度和线速度的大小分别为ω1、ω2和v1、v2,则(

)A.ω1>ω2,v1>v2 B.ω1<ω2,v1<v2C.ω1=ω2,v1<v2 D.ω1=ω2,v1=v2答案:C问题一问题二问题三随堂检测4.(2019福建厦门期末)如图所示是一种修正带的齿轮传动装置,使用时大齿轮带动小齿轮转动,关于大齿轮上A、B两点和小齿轮上C点的运动判断正确的是(A点和C点在两个齿轮的边缘)(