新教材同步系列2024春高中物理第二章圓周運動第一節(jié)勻速圓周運動課件粵教版必修第二冊

第二章圓周運動①物理觀念：會用線速度、角速度、周期描述圓周運動，知道向心加速度的內(nèi)涵；能分析勻速圓周運動的向心力；能用向心力及向心加速度等解釋生產(chǎn)、生活中的離心現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因．具有與勻速圓周運動相關的運動及相互作用的觀念．②科學思維：能在熟悉情境中運用勻速圓周運動模型解決問題；能對常見的勻速圓周運動進行分析推理，獲得結論；能用與勻速圓周運動相關的證據(jù)說明結論并做出解釋；能從不同角度分析解決勻速圓周運動問題．③科學探究：能完成“探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關系”等物理實驗；能分析物理現(xiàn)象，提出可探究的物理問題；能在他人幫助下采用控制變量的方法設計相關的探究方案，解決問題；能通過向心力演示儀等器材獲得證據(jù)；能分析歸納實驗信息、形成與實驗目的相關的結論，做出解釋；能撰寫比較完整的實驗報告，在報告中能呈現(xiàn)設計的實驗步驟、實驗表格、分析過程及實驗結論，能根據(jù)實驗報告進行交流．④科學態(tài)度與責任：通過對影響向心力大小因素的探究，認識到物理學研究依賴于實驗器材的改進與創(chuàng)新；有主動將所學知識應用于日常生活的意識；能在合作中堅持自己的觀點，也能尊重他人；能體會物理學的技術應用對日常生活的影響．本章重點①描述圓周運動的物理量；②向心力與向心加速度；③生活中的圓周運動問題．本章難點①向心力來源分析；②豎直平面內(nèi)的圓周運動；③圓周運動中的臨界問題；④生活中離心運動的分析．第一節(jié)勻速圓周運動學習目標學法指導1．知道圓周運動與勻速圓周運動的區(qū)別2．知道線速度的物理意義、定義式，勻速圓周運動線速度的特點3．知道角速度的物理意義、定義式及單位，了解轉速和周期的意義4．掌握線速度和角速度的關系，角速度與轉速、周期的關系1．通過實例，初步認識圓周運動2．通過對比分析并進行討論，理解幾個描述勻速圓周運動快慢的物理量及其關系3．通過研究勻速圓周運動，拓展對運動多樣性的認識知識導圖課前·自主預習1．線速度(1)定義：在一段很短的時間內(nèi)，物體做圓周運動通過的________與所用________之比，v＝__________．(2)意義：描述物體做圓周________的快慢．(3)方向：物體做圓周運動時該點的______方向．2．勻速圓周運動(1)定義：物體沿著圓周運動，并且線速度的大小____________．(2)性質(zhì)：線速度的方向是時刻______的，所以是一種_____運動．線速度弧長時間運動切線不隨時間變化改變變速【答案】不是，速度方向不斷變化．Δl表示通過的弧長，不是位移．但當Δt→0時，Δl等于物體在Δt內(nèi)的位移Δs的大?。?．角速度(1)定義：做圓周運動的物體，半徑轉過的________與所用________之比．(2)定義式：ω＝____________．(3)單位：____________，符號為________．(4)物理意義：描述做圓周運動的物體繞圓心______快慢的物理量．角速度、周期和轉速角度時間弧度每秒rad/s轉動2．周期做勻速圓周運動的物體，運動________所用的時間，用T表示，單位是________．3．轉速物體轉動的________與所用時間之比，常用符號n表示．單位為轉每秒(r/s)或轉每分(r/min)．一周s圈數(shù)(多選)下列關于勻速圓周運動的說法正確的是

(

)A．勻速圓周運動是勻速運動B．勻速圓周運動是變速運動C．勻速圓周運動的線速度不變D．勻速圓周運動的角速度不變【答案】BD

【解析】勻速圓周運動的線速度大小不變，方向時刻改變，故A、C錯誤，B正確；勻速圓周運動中角速度是不變的，故D正確．線速度、角速度和周期的關系ωr自行車大齒輪和小齒輪是鏈條傳動，兩齒輪轉動的角速度是否相同？【答案】不相同．因為線速度大小相同，但半徑不同，故角速度不同．課堂·重難探究1．線速度、角速度、周期、轉速都是用來描述質(zhì)點做圓周運動快慢的，但它們描述的角度不同．(1)線速度v描述質(zhì)點運動的快慢．(2)角速度ω、周期T、轉速n描述質(zhì)點轉動的快慢．描述圓周運動的物理量2．圓周運動中的各物理量3．線速度與角速度的關系式v＝ωr(1)公式中各量間的關系．①當半徑r一定時，線速度v與角速度ω成正比．②當角速度ω一定時，線速度v與半徑r成正比．③當線速度v一定時，角速度ω與半徑r成反比．(2)各量之間的關系對應圖像如圖所示．例1

(2023年肇慶一中期中)如圖是一種叫“指尖陀螺”的玩具．當將陀螺繞位于中心A的轉軸旋轉時，陀螺上的B、C兩點的周期(TB和TC)、角速度(ωB和ωC)、線速度(vB和vC)的關系正確的是

(

)A．TB＝TC，vB>vC

B．TB＝TC，vB<vCC．

ωB＝ωC，vB＝vC

D．TB>TC，vB<vC【答案】B

【解析】由于是共軸轉動，所以B、C兩點的角速度相等，則有ωB＝ωC，則轉動周期相等，即TB＝TC．由于C的半徑大于B的半徑，所以根據(jù)v＝rω，知C的線速度大于B的線速度，即vB<vC，故A、C、D錯誤，B正確．變式1

A、B分別是地球上的兩個物體，A在北緯某城市，B在赤道上某地，如圖所示．當它們隨地球自轉時，角速度分別是ωA、ωB，線速度大小分別是vA、vB．下列說法正確的是

(

)A．ωA＝ωB，vA<vB

B．ωA＝ωB，vA>vBC．ωA<ωB，vA＝vB

D．ωA>ωB，vA<vB【答案】A

常見的傳動裝置例2

如圖所示為一自行車的局部結構示意圖，設連接腳踏板的連桿長為L1，由腳踏板帶動半徑為r1的大輪盤(牙盤)，通過鏈條與半徑為r2的小輪盤(飛輪)連接，小輪盤帶動半徑為R的后輪轉動，使自行車在水平路面上勻速前進．

(1)自行車牙盤的半徑一般要大于飛輪的半徑，想想看，這是為什么？(2)設L1＝18cm，r1＝12cm，r2＝6cm，R＝30cm，為了維持自行車以v＝3m/s的速度在水平路面上勻速行駛，請你計算一下每分鐘要踩踏板幾圈．(3)若某種變速自行車有6個飛輪和3個牙盤，牙盤和飛輪的齒數(shù)如下表所示，若人騎該車行進的速度一定，選用哪種齒數(shù)的牙盤和飛輪，人踩腳踏板的角速度最??？為什么？名稱牙盤飛輪齒數(shù)N/個483828151618212428【答案】(1)見解析(2)48圈(3)見解析【解析】(1)通過鏈條相連的牙盤和飛輪邊緣的線速度相同，當牙盤的半徑大于飛輪的半徑時，由v＝ωr知人踩腳踏板的角速度小于飛輪的角速度，從而能夠提速快．變式2

(多選)(2023年中山統(tǒng)考)20世紀70年代我國農(nóng)村常用轆轤澆灌農(nóng)田，其模型圖如圖所示，細繩繞在半徑為r的輪軸上，繩的另一端懸掛一個水桶M，輪軸上均勻分布著6根手柄，柄端有6個質(zhì)量均勻的小球m．球離軸心的距離為R，輪軸、繩(極細)及手柄的質(zhì)量以及摩擦均不計．當手柄勻速轉動n周把水桶提上來時，則(

)A．小球的角速度為2πnrad/sB．輪軸轉動的角速度等于小球轉動的角速度C．水桶的速度是小球轉動線速度的

倍D．輪軸轉動了nR周【答案】BC

傳動問題是圓周運動部分的一種常見題型，在分析此類問題時，關鍵是要明確什么量相等，什么量不等，在通常情況下，應抓住以下兩個關鍵點：(1)繞同一軸轉動的各點角速度ω、轉速n和周期T相等，而各點的線速度v＝ωr與半徑r成正比．核心素養(yǎng)應用科學思維——圓周運動的多解問題1．多解原因：圓周運動問題多解的原因一般是由圓周運動的周期性引起的．2．問題特點：一般是一個圓周運動和一個直線運動(或其他運動)相結合的題目．3．解題思路：先求解一個周期的情況，再根據(jù)圓周運動的周期性，將時間改為nT，或?qū)⑥D過的角度改為2πn，n的取值視情況而定．例3

(多選)如圖所示，電風扇在閃光燈下運轉，閃光燈每秒閃30次，風扇轉軸O上裝有3個扇葉，它們互成120°角．當風扇轉動時，觀察者感覺扇葉不動，則風扇的轉速可能是

(

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

例4如圖所示，一位同學做飛鏢游戲，已知圓盤的直徑為d，飛鏢距圓盤的距離為L，且對準圓盤上邊緣的A點水平拋出，

初速度為v0．飛鏢拋出的同時，圓盤繞盤中心O的水平軸勻速運動，角速度為ω．若飛鏢恰好擊中A點，重力加速度為g，則下列關系正確的是(

)【答案】B

小練·隨堂鞏固1．關于勻速圓周運動，下列說法正確的是

(

)A．勻速圓周運動是速度恒定的運動B．勻速圓周運動是勻變速運動C．勻速圓周運動是線速度不變的運動D．勻速圓周運動是線速度大小不變的運動【答案】D

【解析】勻速圓周運動是速度大小不變，方向時刻改變的變速運動，A、C錯誤，D正確；勻速圓周運動的加速度不為零，總是指向圓心，方向時刻改變，是變加速曲線運動，不是勻變速運動，B錯誤．2．(2023年清遠期末)共享單車方便人們的出行．如圖所示，單車的大齒輪、小齒輪，后輪是相互關聯(lián)的三個轉動部分，其邊緣有三個點A、B、C，下列說法正確的是

(

)A．A、B兩點的角速度大小相等B．B、C兩點的線速度大小相等C．C點的線速度大于A點的線速度D．A點的周期小于B點的周期【答案】C

3．勻速圓周運動中，線速度v、角速度ω、周期T、半徑R之間的關系，正確的是

(

)【答案】C

4．(多選)如圖所示，勻速轉動的齒輪O1和O2，齒數(shù)比為4∶3，下列正確的是

(

)A．O1和O2齒輪的周期比3∶4B．O1和O2齒輪的半徑比4∶3C．兩齒輪上A、B兩點的線速度大小之比為1∶1D．O1和O2轉動的角速度大小之比4∶3【答案】BC

5．(2023年福州階段檢測)修正帶是學生常用的學習工具之一，其結構如