高中物理 第五章 曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng) 4圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新人教版必修2

1、第五章曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)4圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的概念,理解線(xiàn)速度的概念,知道它就是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度;理解角速度和周期的概念,會(huì)用它們的公式進(jìn)行計(jì)算.2.理解線(xiàn)速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系.3.理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng).自主探究1.線(xiàn)速度:圓周運(yùn)動(dòng)的線(xiàn)速度就是它的瞬時(shí)速度,勻速圓周運(yùn)動(dòng)線(xiàn)速度的大小等于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體通過(guò)的和的比值,即v=.線(xiàn)速度是量,它既有又有,線(xiàn)速度的單位:(國(guó)際單位).2.角速度:連接運(yùn)動(dòng)物體和圓心的半徑轉(zhuǎn)過(guò)的和的比值,叫做圓周運(yùn)動(dòng)的角速度,即=.角速度的國(guó)際單位為,符號(hào)為,勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度(選填“變”或“不變”).3.周期:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

2、的物體叫周期,周期用T表示,其國(guó)際單位為.4.線(xiàn)速度與角速度的關(guān)系用公式表示為.合作探究一、圓周運(yùn)動(dòng)演示1:用細(xì)線(xiàn)拴住的小球,演示水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng),提醒學(xué)生注意觀察小球運(yùn)動(dòng)軌跡有什么特點(diǎn).演示2:教師在講臺(tái)上轉(zhuǎn)動(dòng)微型電風(fēng)扇,讓學(xué)生觀察電風(fēng)扇葉片的轉(zhuǎn)動(dòng),注意觀察用紅色膠帶選定的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡有什么特點(diǎn).歸納總結(jié):圓周運(yùn)動(dòng):二、線(xiàn)速度小組合作做圓周運(yùn)動(dòng)物體上的質(zhì)點(diǎn),哪些運(yùn)動(dòng)得較慢?哪些運(yùn)動(dòng)得較快?我們應(yīng)該如何比較它們運(yùn)動(dòng)的快慢呢?閱讀教材第1617頁(yè),回答下列問(wèn)題:線(xiàn)速度1.物理意義:.2.定義:.3.大小:.4.方向:.5.單位:.6.勻速圓周運(yùn)動(dòng):概念:.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):線(xiàn)速度大小,方向,它是運(yùn)動(dòng),

3、只是保持不變.思考:勻速圓周運(yùn)動(dòng)能否說(shuō)成勻速運(yùn)動(dòng)?鞏固訓(xùn)練做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,線(xiàn)速度不變,時(shí)刻在變,線(xiàn)速度是(選填“恒量”或“變量”),勻速圓周運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是,勻速的含義是.三、角速度演示:展示正在運(yùn)動(dòng)的鐘表小組合作同一根指針上不同的點(diǎn),其線(xiàn)速度大小卻不一樣,而它們是應(yīng)該有共同點(diǎn)的.因此這就需要我們?nèi)ニ伎?描述圓周運(yùn)動(dòng)的快慢,除了用線(xiàn)速度外,還有沒(méi)有其他方法?角速度1.定義:.2.大小:,單位:.3.物理意義:.思考:有人說(shuō),勻速圓周運(yùn)動(dòng)是線(xiàn)速度不變的運(yùn)動(dòng),也是角速度不變的運(yùn)動(dòng),這兩種說(shuō)法正確嗎?為什么?四、周期和轉(zhuǎn)速1.做圓周運(yùn)動(dòng)的物體叫轉(zhuǎn)速,符號(hào):,單位:.2.做圓周運(yùn)動(dòng)的物體叫周期,符號(hào)

4、:,單位:.*3.頻率:單位時(shí)間內(nèi)完成圓周運(yùn)動(dòng)的次數(shù),稱(chēng)為頻率,用符號(hào)f表示,單位赫茲(Hz).在描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),頻率f在數(shù)值上等于轉(zhuǎn)速n,f=n=五、線(xiàn)速度、角速度、周期之間的關(guān)系一物體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),則:1.它運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫,用T表示.它在周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為,由此可知它的線(xiàn)速度為.2.一個(gè)周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為,物體的角速度為.3.角速度與周期T的關(guān)系:.4.線(xiàn)速度v與周期T的關(guān)系:.5.線(xiàn)速度v與角速度的關(guān)系:.6.角速度與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系:.若n=2r/s,則=;若n=2r/min,則=.思考:1.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),v、T是否改變?2.住在北京的小明與住在廣州的小

5、華都在隨地球自轉(zhuǎn).小明認(rèn)為他倆轉(zhuǎn)得一樣快,小華認(rèn)為他比小明運(yùn)動(dòng)得快,你認(rèn)為呢?【例1】地球上的物體隨著地球一起繞地軸自轉(zhuǎn),地球上不同緯度的物體的周期一樣嗎?角速度一樣嗎?線(xiàn)速度大小一樣嗎?【例2】(1)分析下圖輪上各點(diǎn)的角速度有什么關(guān)系?分析得到:.(2)分析下圖中,A、B兩點(diǎn)的線(xiàn)速度有什么關(guān)系?分析得到:.課堂檢測(cè)1.靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是()A.它們的運(yùn)動(dòng)周期都是相同的B.它們的線(xiàn)速度都是相同的C.它們的線(xiàn)速度大小都是相同的D.它們的角速度是不同的2.關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的線(xiàn)速度、角速度、周期的關(guān)系,下面說(shuō)法中正確的是()A.線(xiàn)速度大的角速度一定大B.線(xiàn)

6、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3.如圖所示是一個(gè)玩具陀螺,a、b、c是陀螺外表面上的三個(gè)點(diǎn).當(dāng)陀螺繞垂直于地面的軸線(xiàn)以角速度穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí),下列表述正確的是()A.a、b、c三點(diǎn)的線(xiàn)速度大小相等B.a、b、c三點(diǎn)的角速度相等C.a、b的角速度比c的大D.c的線(xiàn)速度比a、b的大4.甲、乙兩個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),它們的角速度之比為31,線(xiàn)速度之比為23,那么下列說(shuō)法中正確的是()A.它們的半徑之比為29B.它們的半徑之比為12C.它們的周期之比為23D.它們的周期之比為135.如圖所示為一種早期的自行車(chē),這種不帶鏈條傳動(dòng)的自行車(chē)前輪的直徑很大,這樣的設(shè)計(jì)在當(dāng)時(shí)主要

7、是為了()A.提高速度B.提高穩(wěn)定性C.騎行方便D.減小阻力6.如圖所示,兩個(gè)小球固定在一根長(zhǎng)為l的桿的兩端,繞桿上的O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng).當(dāng)小球A的速度為vA時(shí),小球B的速度為vB,則軸心O到小球A的距離是()A.vA(vA+vB)lB.C.D.7.某品牌電動(dòng)自行車(chē)的銘牌如下:車(chē)型:20英寸(車(chē)輪直徑:508mm)電池規(guī)格:36V12Ah(蓄電池)整車(chē)質(zhì)量:40kg額定轉(zhuǎn)速:210r/min外形尺寸:L1 800 mmW650 mmH1 100 mm充電時(shí)間:28 h電機(jī):后輪驅(qū)動(dòng)、直流永磁式電機(jī)額定工作電壓/電流:36V/5 A根據(jù)此銘牌中的有關(guān)數(shù)據(jù),可知該車(chē)的額定時(shí)速約為()A.15km/hB

8、.18km/hC.20km/hD.25km/h8.如圖所示,一個(gè)圓環(huán)繞著一沿豎直方向通過(guò)圓心的軸OO做勻速轉(zhuǎn)動(dòng),M點(diǎn)和圓心的連線(xiàn)與豎直軸的夾角為60,N點(diǎn)和圓心的連線(xiàn)與豎直軸的夾角為30,則環(huán)上M、N兩點(diǎn)的線(xiàn)速度大小之比vMvN=,角速度大小之比MN=,周期大小之比TMTN=.9.如果把鐘表上的時(shí)針、分針、秒針看成勻速轉(zhuǎn)動(dòng),那么它們的角速度之比為時(shí)分秒=;設(shè)時(shí)針、分針、秒針的長(zhǎng)度之比為11.51.8,那么三個(gè)指針尖端的線(xiàn)速度大小之比為v時(shí)v分v秒=.10.如圖所示,兩個(gè)摩擦傳動(dòng)的輪子,A為主動(dòng)輪,轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為.已知A、B輪的半徑分別是R1和R2,C點(diǎn)離圓心的距離為,求C點(diǎn)處的角速度和線(xiàn)速度.

9、11.2009年花樣滑冰世錦賽雙人滑比賽中,張丹、張昊再次獲得亞軍.張昊(男)以自己為轉(zhuǎn)軸拉著張丹(女)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),轉(zhuǎn)速為30r/min,張丹的腳到轉(zhuǎn)軸的距離為1.6m.求:(1)張丹做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度;(2)張丹的腳運(yùn)動(dòng)速度的大小.12.觀察自行車(chē)的主要傳動(dòng)部件,了解自行車(chē)是怎樣用鏈條傳動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)后輪前進(jìn)的,如圖所示,是鏈條傳動(dòng)的示意圖,兩個(gè)齒輪俗稱(chēng)“牙盤(pán)”,試分析并討論: (1)同一齒輪上各點(diǎn)的線(xiàn)速度、角速度是否相同?(2)兩個(gè)齒輪相比較,其邊緣的線(xiàn)速度大小是否相同?角速度是否相同?轉(zhuǎn)速是否相同?(3)兩個(gè)齒輪的轉(zhuǎn)速與齒輪的直徑有什么關(guān)系?你能推導(dǎo)出兩齒輪的轉(zhuǎn)速n1、n2與齒輪的直徑

10、d1、d2的關(guān)系嗎?參考答案自主探究1.弧長(zhǎng)所用時(shí)間矢大小方向米每秒2.圓心角所用時(shí)間弧度每秒rad/s不變3.運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間秒4.v=r合作探究一、圓周運(yùn)動(dòng)演示1:小球的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓周.演示2:葉片上選定的點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是一個(gè)圓周.圓周運(yùn)動(dòng):在物理學(xué)中,把質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓或圓弧的一部分的運(yùn)動(dòng)叫做圓周運(yùn)動(dòng).二、線(xiàn)速度小組合作離轉(zhuǎn)軸越近的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得越慢,離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)得越快,用v=表示.1.描述質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)的快慢2.質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)通過(guò)的弧長(zhǎng)s和所用時(shí)間t的比值叫做線(xiàn)速度3.v=4.質(zhì)點(diǎn)在圓周某點(diǎn)的線(xiàn)速度方向沿圓周上該點(diǎn)的切線(xiàn)方向5.m/s6.物體沿著圓周運(yùn)動(dòng),并且線(xiàn)速度的大小處處相等

11、,這種運(yùn)動(dòng)叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)不變時(shí)刻變化變速曲線(xiàn)線(xiàn)速度大小思考:勻速圓周運(yùn)動(dòng)不能說(shuō)成勻速運(yùn)動(dòng),它是一種變加速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng).鞏固訓(xùn)練大小方向變量變加速曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)勻速率三、角速度小組合作可以用單位時(shí)間轉(zhuǎn)過(guò)的角度來(lái)表示.1.質(zhì)點(diǎn)所在的半徑轉(zhuǎn)過(guò)圓心角和所用時(shí)間t的比值叫做角速度2.=rad/s3.描述質(zhì)點(diǎn)轉(zhuǎn)過(guò)圓心角的快慢思考:勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,線(xiàn)速度大小不變、方向改變,角速度不變,所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)是角速度不變的運(yùn)動(dòng).因此第一種說(shuō)法錯(cuò)誤,第二種說(shuō)法正確.四、周期和轉(zhuǎn)速1.在單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)nr/s或r/min2.運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間Ts五、線(xiàn)速度、角速度、周期之間的關(guān)系1.周期2r2.23.=4.v=5.v=r6.=2n4rad/srad/s思考:1.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),線(xiàn)速度大小不變但方向變化、角速度和周期不變.2.兩人角速度相同,線(xiàn)速度不同,小華的線(xiàn)速度大.例1不同緯度的物體周期一樣,角速度一樣,線(xiàn)速度大小不一定一樣.例2(1)同一圓上各點(diǎn)