人教版高中物理必修第二冊(cè)第六章1圓周運(yùn)動(dòng)課件

1．圓周運(yùn)動(dòng)第六章

圓周運(yùn)動(dòng)整體感知·自我新知初探[學(xué)習(xí)任務(wù)]

1．掌握線速度的定義式，知道圓周運(yùn)動(dòng)線速度大小、方向的特點(diǎn)，知道什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。2．掌握角速度的定義式和單位，知道角速度與線速度的關(guān)系。3．知道周期、轉(zhuǎn)速的概念，掌握描述圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量之間的關(guān)系。[問題初探]

問題1．線速度的定義式？問題2．角速度的定義式？問題3．周期與轉(zhuǎn)速怎么定義的？[自我感知]經(jīng)過你認(rèn)真的預(yù)習(xí)，結(jié)合你對(duì)本節(jié)課的理解和認(rèn)識(shí)，請(qǐng)畫出本節(jié)課的知識(shí)邏輯體系。探究重構(gòu)·關(guān)鍵能力達(dá)成

知識(shí)點(diǎn)一描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量及其關(guān)系圓周切線方向運(yùn)動(dòng)的快慢(4)勻速圓周運(yùn)動(dòng)①定義：物體沿著圓周運(yùn)動(dòng)，并且線速度的大小__________的運(yùn)動(dòng)。②性質(zhì)：線速度的方向是時(shí)刻______的，因此它是一種______運(yùn)動(dòng)。3．角速度(1)定義：半徑轉(zhuǎn)過的______與所用______的比值。(2)定義式：ω＝__________。(3)單位：弧度每秒，符號(hào)是

________或

___________。(4)物理意義：描述做圓周運(yùn)動(dòng)的物體繞圓心____________。(5)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度：勻速圓周運(yùn)動(dòng)是角速度______的圓周運(yùn)動(dòng)。處處相等變化變速角度時(shí)間

rad/srad·s-1轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢不變4．周期(1)周期：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，運(yùn)動(dòng)______所用的時(shí)間，符號(hào)用

___表示，單位是秒(s)。(2)轉(zhuǎn)速：物體轉(zhuǎn)動(dòng)的______與所用時(shí)間之比，常用符號(hào)n表示，單位為轉(zhuǎn)每秒(r/s)或轉(zhuǎn)每分(r/min)。5．線速度與角速度的關(guān)系(1)兩者關(guān)系：在圓周運(yùn)動(dòng)中，線速度的大小等于角速度大小與半徑的______。(2)關(guān)系式：v＝____。一周T圈數(shù)乘積ωr下列幾幅圖是我們生活中常見的運(yùn)動(dòng)。【問題】(1)這幾幅圖中，物體的運(yùn)動(dòng)是什么運(yùn)動(dòng)？(2)第4幅圖是小鬧鐘，鬧鐘有秒針和分針還有時(shí)針，哪個(gè)走得快？為什么？(3)如何計(jì)算秒針、分針和時(shí)針的角速度、線速度？提示：(1)圓周運(yùn)動(dòng)。(2)秒鐘走得快，因?yàn)橄嗤瑫r(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度大。(3)用轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的角度與時(shí)間的比值得角速度，轉(zhuǎn)動(dòng)一圈的弧長與時(shí)間的比值得線速度。1．描述圓周運(yùn)動(dòng)的各物理量之間的關(guān)系

【微提醒】

線速度和角速度都是矢量，線速度的方向?yàn)檐壽E的切線方向，角速度方向高中不作要求。勻速圓周運(yùn)動(dòng)線速度大小不變，方向改變，角速度不變?！镜淅?】

(選自人教版教材·線速度與角速度之間關(guān)系)如圖所示，某個(gè)走時(shí)準(zhǔn)確的時(shí)鐘，分針與時(shí)針由轉(zhuǎn)動(dòng)軸到針尖的長度之比是1.4∶1。分針與時(shí)針的角速度大小分別為ω1、ω2，分針針尖與時(shí)針針尖的線速度大小分別為v1、v2。下列關(guān)系正確的是(

)A．v1>v2

B．v1＝v2

C．ω1＝ω2

D．ω1<ω2√

√

【教用·備選例題】

1．盾構(gòu)隧道掘進(jìn)機(jī)，簡稱盾構(gòu)機(jī)，是一種隧道掘進(jìn)的專用工程機(jī)械，又被稱作“工程機(jī)械之王”，是城市地鐵建設(shè)、開山修路、打通隧道的利器。圖為我國最新研制的“聚力一號(hào)”盾構(gòu)機(jī)的刀盤，其直徑達(dá)16m，轉(zhuǎn)速為5r/min，下列說法正確的是(

)A．刀盤工作時(shí)的角速度為10πrad/sB．刀盤邊緣的線速度大小約為4m/sC．刀盤旋轉(zhuǎn)的周期為0.2sD．刀盤工作時(shí)各刀片的線速度均相同√

√

如圖所示為兩種傳動(dòng)裝置的模型圖。知識(shí)點(diǎn)二常見三種傳動(dòng)方式【問題聚焦】(1)甲圖為皮帶傳動(dòng)裝置，A、B兩點(diǎn)線速度大小有什么關(guān)系？(2)能否根據(jù)A、B兩點(diǎn)的線速度分析角速度關(guān)系？(3)乙圖為同軸傳動(dòng)裝置，試分析C、D兩點(diǎn)的角速度及線速度關(guān)系。提示：(1)皮帶傳動(dòng)時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)，A、B兩點(diǎn)通過的弧長相等，所以兩點(diǎn)的線速度大小相等。(2)能，根據(jù)v＝ωr，當(dāng)v一定時(shí)，角速度與半徑成反比，半徑大的角速度小，故B點(diǎn)角速度大。(3)同軸傳動(dòng)時(shí)，在相同的時(shí)間內(nèi)，C、D兩點(diǎn)轉(zhuǎn)過的角度相等，所以這兩點(diǎn)的角速度相同，又因?yàn)関＝ωr，當(dāng)ω一定時(shí)，線速度與半徑成正比，半徑大的線速度大，故D點(diǎn)線速度大。1．三種傳動(dòng)裝置

同軸傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)裝置A、B兩點(diǎn)在同軸的一個(gè)圓盤上兩個(gè)輪子用皮帶連接，A、B兩點(diǎn)分別是兩個(gè)輪子邊緣的點(diǎn)兩個(gè)齒輪輪齒嚙合，A、B兩點(diǎn)分別是兩個(gè)齒輪邊緣上的點(diǎn)(兩齒輪的齒數(shù)分別為n1、n2)

同軸傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)特點(diǎn)角速度、周期相等線速度大小相等線速度大小相等轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同相同相反規(guī)律

【微提醒】

齒輪邊緣各點(diǎn)線速度大小相等，相同時(shí)間內(nèi)，兩輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)相等?！镜淅?】

(皮帶傳動(dòng))常見的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞方式有皮帶傳動(dòng)、鏈條傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。如圖所示是一種皮帶傳動(dòng)裝置示意圖，A、B兩點(diǎn)分別是兩輪輪緣上的點(diǎn)，C是O2B連線的中點(diǎn)，大輪與小輪的半徑之比為2∶1。若皮帶不打滑，試分別求出A、B、C這三個(gè)點(diǎn)的線速度、角速度和周期的比例關(guān)系。[思路點(diǎn)撥]皮帶不打滑，所以兩輪輪緣上和皮帶接觸的A、B兩點(diǎn)具有大小相等的線速度。又因?yàn)锽、C在同一個(gè)轉(zhuǎn)輪上繞同一軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以B、C兩點(diǎn)具有相同的角速度。[解析]

A、B具有大小相等的線速度，即vA∶vB＝1∶1又因?yàn)锽與C在同一個(gè)轉(zhuǎn)輪上，所以B、C具有相同的角速度，即ωB∶ωC＝1∶1

[答案]見解析【典例4】

(同軸傳動(dòng))(多選)如圖所示是中國古代玩具飲水鳥的示意圖，它的神奇之處是，在鳥的面前放上一杯水，鳥就會(huì)俯下身去，把嘴浸到水里，“喝”了一口水后，鳥將繞著O點(diǎn)不停擺動(dòng)，一會(huì)兒它又會(huì)俯下身去，再“喝”一口水。P、Q是飲水鳥上兩點(diǎn)，且rOP>rOQ，則在擺動(dòng)過程中(

)A．P點(diǎn)的線速度小于Q點(diǎn)的線速度B．P點(diǎn)的角速度等于Q點(diǎn)的角速度C．P點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期大于Q點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期D．P、Q兩點(diǎn)的線速度方向相反√√BD

[鳥繞著O點(diǎn)不停擺動(dòng)，P、Q是飲水鳥上兩點(diǎn)，屬于同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)角速度相等知P、Q兩點(diǎn)的角速度相等，P、Q兩點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的周期也相同，故B正確，C錯(cuò)誤；P、Q兩點(diǎn)的角速度相等，P點(diǎn)繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的半徑大，根據(jù)v＝ωr知，P點(diǎn)的線速度較大，故A錯(cuò)誤；P、Q在O點(diǎn)兩端，兩點(diǎn)的線速度均與桿垂直，方向相反，故D正確。]【典例5】

(選自人教版教材·同軸傳動(dòng)和皮帶傳動(dòng))如圖所示，A、B兩點(diǎn)分別位于大、小輪的邊緣上，C點(diǎn)位于大輪半徑的中點(diǎn)，大輪的半徑是小輪的2倍，它們之間靠摩擦傳動(dòng)，接觸面上沒有滑動(dòng)。A、B、C三點(diǎn)的線速度和角速度分別為vA、vB、vC和ωA、ωB、ωC，則下列關(guān)系正確的是(

)A．vA＝2vB＝2vC

B．vA＝2vB＝vCC．2ωA＝ωB＝2ωC D．ωA＝2ωB＝ωC√

規(guī)律方法

解決傳動(dòng)問題的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(1)繞同一軸轉(zhuǎn)動(dòng)的各點(diǎn)角速度ω、轉(zhuǎn)速n和周期T相等，而各點(diǎn)的線速度v與半徑r成正比。(2)在皮帶不打滑的情況下，和皮帶連接的輪子邊緣各點(diǎn)線速度的大小相等，不打滑的摩擦傳動(dòng)兩輪邊緣上各點(diǎn)線速度大小也相等，而角速度ω與半徑r成反比?！窘逃谩溥x例題】

無級(jí)變速是在變速范圍內(nèi)任意連續(xù)地變換速度，性能優(yōu)于傳統(tǒng)的檔位變速，很多高檔汽車都應(yīng)用了無級(jí)變速。如圖所示是截錐式無級(jí)變速器的模型示意圖，兩個(gè)錐輪中間有一個(gè)滾輪，主動(dòng)輪、滾輪、從動(dòng)輪靠著彼此之間的摩擦力帶動(dòng)。當(dāng)位于主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之間的滾輪從左向右移動(dòng)時(shí)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速降低，滾輪從右向左移動(dòng)時(shí)從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速增加。當(dāng)滾輪位于主動(dòng)輪直徑D1，從動(dòng)輪直徑D2的位置上時(shí)，則主動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速n1、從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2之間的關(guān)系是(

)

√

1．問題特點(diǎn)(1)研究對(duì)象：勻速圓周運(yùn)動(dòng)的多解問題含有兩個(gè)做不同運(yùn)動(dòng)的物體。(2)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：一個(gè)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，另一個(gè)物體做其他形式的運(yùn)動(dòng)(如平拋運(yùn)動(dòng)，勻速直線運(yùn)動(dòng)等)。(3)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系：由于兩物體運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，根據(jù)等時(shí)性建立等式求解。知識(shí)點(diǎn)三圓周運(yùn)動(dòng)的周期性和多解問題2．分析技巧(1)抓住聯(lián)系點(diǎn)：明確題中兩個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，抓住兩運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系點(diǎn)。(2)先特殊后一般：先考慮第一個(gè)周期的情況，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)的周期性，考慮多個(gè)周期時(shí)的規(guī)律。

√

√

規(guī)律方法

解決圓周運(yùn)動(dòng)多解問題的方法(1)明確兩個(gè)物體參與運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和求解的問題，兩個(gè)物體參與的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)雖然獨(dú)立進(jìn)行，但一定有聯(lián)系點(diǎn)，其聯(lián)系點(diǎn)一般是時(shí)間或位移等，抓住兩運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系點(diǎn)是解題關(guān)鍵。(2)注意圓周運(yùn)動(dòng)的周期性造成的多解。分析問題時(shí)可暫時(shí)不考慮周期性，表示出一個(gè)周期的情況，再根據(jù)運(yùn)動(dòng)的周期性，在轉(zhuǎn)過的角度θ上再加上2nπ，具體n的取值應(yīng)視情況而定。應(yīng)用遷移·隨堂評(píng)估自測(cè)1．(多選)以下關(guān)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)的說法正確的是(

)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)是變速運(yùn)動(dòng)C．勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度不變D．勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度不變√243題號(hào)1√BD

[勻速圓周運(yùn)動(dòng)的速度方向時(shí)刻改變，是一種變速運(yùn)動(dòng)，A、C錯(cuò)誤，B正確；勻速圓周運(yùn)動(dòng)中角速度不變，D正確。]

23題號(hào)14√

3．如圖所示為某型號(hào)汽車無極變速器工作原理簡化圖。主動(dòng)帶輪和被動(dòng)帶輪均有若干同軸輪組成，金屬帶不打滑，車輪與被動(dòng)帶輪一側(cè)的輸出軸同軸，甲、乙、丙三圖所示為變速器的三個(gè)工作擋位，若主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)速恒定不變，車輪與路面之間不打滑，則下列說法正確的是(

)23題號(hào)41√A．甲圖所示擋位，車速最快B．乙圖所示擋位，車速最快C．丙圖所示擋位，車速最快D．甲、乙、丙三圖所示擋位車速從大到小順序?yàn)榧?、丙、?/p>

23題號(hào)414．(選自魯科版教材)如圖所示，半徑為R的圓盤繞垂直于盤面的中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其正上方h處沿OB方向水平拋出一小球，要使小球與圓盤只碰一次，且落點(diǎn)為B，已知重力加速為g。求：(1)小球的初速度v0大?。?2)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω可能的表達(dá)式。243題號(hào)1

243題號(hào)1

回歸本節(jié)知識(shí)，完成以下問題：1．描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物理量有哪些？提示：線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速。2．線速度、角速度、周期和半徑滿足什么關(guān)系？

提示：不對(duì)，應(yīng)用控制變量法進(jìn)行討論。課時(shí)分層作業(yè)（四）

題組一圓周運(yùn)動(dòng)及其物理量1．(多選)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則(

)A．在任何相等的時(shí)間里，質(zhì)點(diǎn)的位移都相同B．在任何相等的時(shí)間里，質(zhì)點(diǎn)通過的路程都相等C．在任何相等的時(shí)間里，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的平均速度都相同D．在任何相等的時(shí)間里，連接質(zhì)點(diǎn)和圓心的半徑轉(zhuǎn)過的角度都相等1題號(hào)2345678910111213√√BD

[質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在任意相等的時(shí)間內(nèi)，通過的弧長、連接質(zhì)點(diǎn)和圓心的半徑轉(zhuǎn)過的角度都相等，但位移只是大小相等，方向并不相同，平均速度也只是大小相等，方向并不相同，故B、D正確。]1題號(hào)23456789101112132．(多選)對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體來說，不變的物理量是(

)A．周期 B．速率C．角速度 D．線速度√1題號(hào)2345678910111213ABC

[勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，線速度的大小不變，但方向變化，所以速率不變，線速度是變化的，周期、頻率、角速度都是不變的，選項(xiàng)A、B、C正確，D錯(cuò)誤。]√√3．一棵大樹將要被伐倒的時(shí)候，有經(jīng)驗(yàn)的伐木工人就會(huì)雙眼緊盯樹梢，根據(jù)樹梢的運(yùn)動(dòng)情形判斷大樹正在朝哪個(gè)方向倒下，從而避免被倒下的大樹砸傷。從物理知識(shí)的角度來解釋，以下說法正確的是(

)A．樹木開始倒下時(shí)，樹梢的角速度較大，易于判斷B．樹木開始倒下時(shí)，樹梢的線速度較大，易于判斷C．樹木開始倒下時(shí)，樹梢的周期較大，易于判斷D．伐木工人的經(jīng)驗(yàn)缺乏科學(xué)依據(jù)√題號(hào)23456789101112131B

[樹木開始倒下時(shí)，以樹根部為圓心做圓周運(yùn)動(dòng)，角速度較小，由角速度大小不能判斷樹木倒下的方向，由v＝ωr知，r越大，線速度越大，且線速度有方向性，易判斷樹木倒下的方向，A、D錯(cuò)誤，B正確；樹木開始倒下時(shí)，樹梢的周期較大，周期沒有方向，故不能判斷樹木倒下的方向，C錯(cuò)誤。]題號(hào)234567891011121314．A、B兩艘快艇在湖面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在相同的時(shí)間內(nèi)，它們通過的路程之比是4∶3，運(yùn)動(dòng)方向改變的角度之比是3∶2，則它們(

)A．線速度大小之比為3∶4B．角速度大小之比為3∶4C．圓周運(yùn)動(dòng)的半徑之比為8∶9D．角速度大小之比為1∶2√題號(hào)23456789101112131

題號(hào)23456789101112131

√題號(hào)23456789101112131√

題號(hào)234567891011121316．如圖所示，A、B、C三點(diǎn)為奶茶塑封機(jī)手壓桿上的點(diǎn)，A在桿的頂端，O為桿轉(zhuǎn)動(dòng)的軸，且AB＝BC＝CO。在桿向下轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是(

)A．A、B兩點(diǎn)線速度大小之比為1∶3B．B、C兩點(diǎn)周期之比為1∶1C．A、B兩點(diǎn)角速度之比為3∶2D．B、C兩點(diǎn)的線速度大小之比為1∶2√題號(hào)23456789101112131B

[因?yàn)锳、B兩點(diǎn)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以A、B兩點(diǎn)的角速度是相等的，由v＝rω可知，角速度一定時(shí)，線速度大小之比等于運(yùn)動(dòng)半徑之比，故A、B兩點(diǎn)線速度大小之比為3∶2，A、C錯(cuò)誤；因?yàn)锽、C兩點(diǎn)同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所以B、C兩點(diǎn)的角速度是相等的，故周期相等，由v＝ωr可知，B、C兩點(diǎn)的線速度大小之比為2∶1，B正確，D錯(cuò)誤。]題號(hào)234567891011121317．如圖所示，有一款自行車大齒輪齒數(shù)為48，小齒輪齒數(shù)為16。將自行車的后輪抬起，轉(zhuǎn)動(dòng)腳踏板，若鏈條始終不打滑，小齒輪與后輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)大齒輪轉(zhuǎn)3圈時(shí)，后輪轉(zhuǎn)動(dòng)(

)A．1圈 B．3圈

C．9圈 D．27圈√題號(hào)23456789101112131C

[大齒輪齒數(shù)為48，小齒輪齒數(shù)為16，可知大齒輪與小齒輪的半徑比為r大∶r?。?8∶16＝3∶1，用同一根鏈條連接，齒輪邊緣的線速度相等，由v＝ωr可知大齒輪與小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度比為ω大∶ω?。絩小∶r大＝1∶3，故當(dāng)大齒輪轉(zhuǎn)3圈時(shí)，小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)9圈，由于小齒輪與后輪同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，角速度相等，故后輪轉(zhuǎn)動(dòng)9圈。故選C。]題號(hào)23456789101112131

題組三圓周運(yùn)動(dòng)的周期性和多解問題8．為了測(cè)定子彈的飛行速度，在一根水平放置的軸桿上固定兩個(gè)薄圓盤A、B，盤A、B平行且相距2m，軸桿的轉(zhuǎn)速為3600r/min，子彈穿過兩盤留下兩彈孔a、b，測(cè)得兩彈孔所在半徑的夾角θ＝30°，如圖所示。則該子彈的速度可能是(

)A．360m/s B．720m/sC．1440m/s D．108m/s√題號(hào)23456789101112131

題號(hào)234567891011121319．如圖所示，質(zhì)量為m的B物體放在光滑的水平地面上，在水平力F的作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng)，同時(shí)A物體在豎直面內(nèi)由M點(diǎn)開始做半徑為r、角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。求滿足使A、B速度相同的力F的取值。題號(hào)23456789101112131

題號(hào)23456789101112131

10．晚上一同學(xué)回家的路上途經(jīng)一平直的墻面，墻面與他的距離d＝6m，如圖所示，該同學(xué)將手電筒在豎直面內(nèi)以0.3rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)手電筒的光線與墻面的夾角為37°時(shí)，墻面上光斑的移動(dòng)速度大小為(取sin37°＝0.6，cos37°＝