新教材同步系列2024春高中物理第二章圆周运动第一节匀速圆周运动课件粤教版必修第二册

第二章圆周运动①物理观念：会用线速度、角速度、周期描述圆周运动，知道向心加速度的内涵；能分析匀速圆周运动的向心力；能用向心力及向心加速度等解释生产、生活中的离心现象及其产生的原因．具有与匀速圆周运动相关的运动及相互作用的观念．②科学思维：能在熟悉情境中运用匀速圆周运动模型解决问题；能对常见的匀速圆周运动进行分析推理，获得结论；能用与匀速圆周运动相关的证据说明结论并做出解释；能从不同角度分析解决匀速圆周运动问题．③科学探究：能完成“探究向心力大小与半径、角速度、质量的关系”等物理实验；能分析物理现象，提出可探究的物理问题；能在他人帮助下采用控制变量的方法设计相关的探究方案，解决问题；能通过向心力演示仪等器材获得证据；能分析归纳实验信息、形成与实验目的相关的结论，做出解释；能撰写比较完整的实验报告，在报告中能呈现设计的实验步骤、实验表格、分析过程及实验结论，能根据实验报告进行交流．④科学态度与责任：通过对影响向心力大小因素的探究，认识到物理学研究依赖于实验器材的改进与创新；有主动将所学知识应用于日常生活的意识；能在合作中坚持自己的观点，也能尊重他人；能体会物理学的技术应用对日常生活的影响．本章重点①描述圆周运动的物理量；②向心力与向心加速度；③生活中的圆周运动问题．本章难点①向心力来源分析；②竖直平面内的圆周运动；③圆周运动中的临界问题；④生活中离心运动的分析．第一节匀速圆周运动学习目标学法指导1．知道圆周运动与匀速圆周运动的区别2．知道线速度的物理意义、定义式，匀速圆周运动线速度的特点3．知道角速度的物理意义、定义式及单位，了解转速和周期的意义4．掌握线速度和角速度的关系，角速度与转速、周期的关系1．通过实例，初步认识圆周运动2．通过对比分析并进行讨论，理解几个描述匀速圆周运动快慢的物理量及其关系3．通过研究匀速圆周运动，拓展对运动多样性的认识知识导图课前·自主预习1．线速度(1)定义：在一段很短的时间内，物体做圆周运动通过的________与所用________之比，v＝__________．(2)意义：描述物体做圆周________的快慢．(3)方向：物体做圆周运动时该点的______方向．2．匀速圆周运动(1)定义：物体沿着圆周运动，并且线速度的大小____________．(2)性质：线速度的方向是时刻______的，所以是一种_____运动．线速度弧长时间运动切线不随时间变化改变变速【答案】不是，速度方向不断变化．Δl表示通过的弧长，不是位移．但当Δt→0时，Δl等于物体在Δt内的位移Δs的大小．1．角速度(1)定义：做圆周运动的物体，半径转过的________与所用________之比．(2)定义式：ω＝____________．(3)单位：____________，符号为________．(4)物理意义：描述做圆周运动的物体绕圆心______快慢的物理量．角速度、周期和转速角度时间弧度每秒rad/s转动2．周期做匀速圆周运动的物体，运动________所用的时间，用T表示，单位是________．3．转速物体转动的________与所用时间之比，常用符号n表示．单位为转每秒(r/s)或转每分(r/min)．一周s圈数(多选)下列关于匀速圆周运动的说法正确的是

(

)A．匀速圆周运动是匀速运动B．匀速圆周运动是变速运动C．匀速圆周运动的线速度不变D．匀速圆周运动的角速度不变【答案】BD

【解析】匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻改变，故A、C错误，B正确；匀速圆周运动中角速度是不变的，故D正确．线速度、角速度和周期的关系ωr自行车大齿轮和小齿轮是链条传动，两齿轮转动的角速度是否相同？【答案】不相同．因为线速度大小相同，但半径不同，故角速度不同．课堂·重难探究1．线速度、角速度、周期、转速都是用来描述质点做圆周运动快慢的，但它们描述的角度不同．(1)线速度v描述质点运动的快慢．(2)角速度ω、周期T、转速n描述质点转动的快慢．描述圆周运动的物理量2．圆周运动中的各物理量3．线速度与角速度的关系式v＝ωr(1)公式中各量间的关系．①当半径r一定时，线速度v与角速度ω成正比．②当角速度ω一定时，线速度v与半径r成正比．③当线速度v一定时，角速度ω与半径r成反比．(2)各量之间的关系对应图像如图所示．例1

(2023年肇庆一中期中)如图是一种叫“指尖陀螺”的玩具．当将陀螺绕位于中心A的转轴旋转时，陀螺上的B、C两点的周期(TB和TC)、角速度(ωB和ωC)、线速度(vB和vC)的关系正确的是

(

)A．TB＝TC，vB>vC

B．TB＝TC，vB<vCC．

ωB＝ωC，vB＝vC

D．TB>TC，vB<vC【答案】B

【解析】由于是共轴转动，所以B、C两点的角速度相等，则有ωB＝ωC，则转动周期相等，即TB＝TC．由于C的半径大于B的半径，所以根据v＝rω，知C的线速度大于B的线速度，即vB<vC，故A、C、D错误，B正确．变式1

A、B分别是地球上的两个物体，A在北纬某城市，B在赤道上某地，如图所示．当它们随地球自转时，角速度分别是ωA、ωB，线速度大小分别是vA、vB．下列说法正确的是

(

)A．ωA＝ωB，vA<vB

B．ωA＝ωB，vA>vBC．ωA<ωB，vA＝vB

D．ωA>ωB，vA<vB【答案】A

常见的传动装置例2

如图所示为一自行车的局部结构示意图，设连接脚踏板的连杆长为L1，由脚踏板带动半径为r1的大轮盘(牙盘)，通过链条与半径为r2的小轮盘(飞轮)连接，小轮盘带动半径为R的后轮转动，使自行车在水平路面上匀速前进．

(1)自行车牙盘的半径一般要大于飞轮的半径，想想看，这是为什么？(2)设L1＝18cm，r1＝12cm，r2＝6cm，R＝30cm，为了维持自行车以v＝3m/s的速度在水平路面上匀速行驶，请你计算一下每分钟要踩踏板几圈．(3)若某种变速自行车有6个飞轮和3个牙盘，牙盘和飞轮的齿数如下表所示，若人骑该车行进的速度一定，选用哪种齿数的牙盘和飞轮，人踩脚踏板的角速度最小？为什么？名称牙盘飞轮齿数N/个483828151618212428【答案】(1)见解析(2)48圈(3)见解析【解析】(1)通过链条相连的牙盘和飞轮边缘的线速度相同，当牙盘的半径大于飞轮的半径时，由v＝ωr知人踩脚踏板的角速度小于飞轮的角速度，从而能够提速快．变式2

(多选)(2023年中山统考)20世纪70年代我国农村常用辘轳浇灌农田，其模型图如图所示，细绳绕在半径为r的轮轴上，绳的另一端悬挂一个水桶M，轮轴上均匀分布着6根手柄，柄端有6个质量均匀的小球m．球离轴心的距离为R，轮轴、绳(极细)及手柄的质量以及摩擦均不计．当手柄匀速转动n周把水桶提上来时，则(

)A．小球的角速度为2πnrad/sB．轮轴转动的角速度等于小球转动的角速度C．水桶的速度是小球转动线速度的

倍D．轮轴转动了nR周【答案】BC

传动问题是圆周运动部分的一种常见题型，在分析此类问题时，关键是要明确什么量相等，什么量不等，在通常情况下，应抓住以下两个关键点：(1)绕同一轴转动的各点角速度ω、转速n和周期T相等，而各点的线速度v＝ωr与半径r成正比．核心素养应用科学思维——圆周运动的多解问题1．多解原因：圆周运动问题多解的原因一般是由圆周运动的周期性引起的．2．问题特点：一般是一个圆周运动和一个直线运动(或其他运动)相结合的题目．3．解题思路：先求解一个周期的情况，再根据圆周运动的周期性，将时间改为nT，或将转过的角度改为2πn，n的取值视情况而定．例3

(多选)如图所示，电风扇在闪光灯下运转，闪光灯每秒闪30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，则风扇的转速可能是

(

)A．600r/min B．900r/minC．1200r/min D．3000r/min【答案】ACD

例4如图所示，一位同学做飞镖游戏，已知圆盘的直径为d，飞镖距圆盘的距离为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，圆盘绕盘中心O的水平轴匀速运动，角速度为ω．若飞镖恰好击中A点，重力加速度为g，则下列关系正确的是(

)【答案】B

小练·随堂巩固1．关于匀速圆周运动，下列说法正确的是

(

)A．匀速圆周运动是速度恒定的运动B．匀速圆周运动是匀变速运动C．匀速圆周运动是线速度不变的运动D．匀速圆周运动是线速度大小不变的运动【答案】D

【解析】匀速圆周运动是速度大小不变，方向时刻改变的变速运动，A、C错误，D正确；匀速圆周运动的加速度不为零，总是指向圆心，方向时刻改变，是变加速曲线运动，不是匀变速运动，B错误．2．(2023年清远期末)共享单车方便人们的出行．如图所示，单车的大齿轮、小齿轮，后轮是相互关联的三个转动部分，其边缘有三个点A、B、C，下列说法正确的是

(

)A．A、B两点的角速度大小相等B．B、C两点的线速度大小相等C．C点的线速度大于A点的线速度D．A点的周期小于B点的周期【答案】C

3．匀速圆周运动中，线速度v、角速度ω、周期T、半径R之间的关系，正确的是

(

)【答案】C

4．(多选)如图所示，匀速转动的齿轮O1和O2，齿数比为4∶3，下列正确的是

(

)A．O1和O2齿轮的周期比3∶4B．O1和O2齿轮的半径比4∶3C．两齿轮上A、B两点的线速度大小之比为1∶1D．O1和O2转动的角速度大小之比4∶3【答案】BC

5．(2023年福州阶段检测)修正带是学生常用的学习工具之一，其结构如