高一物理課件（廣東專用）：第二章 第一節(jié)《勻速圓周運(yùn)動》（粵教必修二）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第二章 圓周運(yùn)動 第一節(jié)勻速圓周運(yùn)動 一 圓周運(yùn)動的定義 圓 1 圓周運(yùn)動 如果質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡是 那么這一質(zhì)點(diǎn) 的運(yùn)動叫做圓周運(yùn)動 圓弧長度 2 勻速圓周運(yùn)動 質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動 如果在相等的時間內(nèi)通過的 相等 那么 這種運(yùn)動叫做勻速圓周運(yùn)動 二 描述勻速圓周運(yùn)動的物理量 1 線速度 質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動時 質(zhì)點(diǎn)通過的弧長l跟通過這段弧長所用時間t的比值 叫做線速度 則有v 單位是 線速度不僅有 也有 線速度的方向是在圓周上該點(diǎn)的 方向 勻速圓周運(yùn)動是線速度大小 的圓周運(yùn)動 2 角速度 質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動時 質(zhì)點(diǎn)所在半徑轉(zhuǎn)過的角度 跟所用時間t的比值 叫做角速度 用 來表示 則有 單位是 對某一確定的勻速圓周運(yùn)動來說 是 的 因此勻速圓周運(yùn)動也是角速度不變的圓周運(yùn)動 米每秒 m s 大小 方向 切線 不變 弧度每秒 rad s 恒定不變 3 周期與頻率 質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動一周所用的時間 叫做 用符號 表示 單位是 周期的倒數(shù)叫做頻率 用f來表示 則有f 單位是赫茲 用符號Hz表示 4 轉(zhuǎn)速 質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動 在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)叫做轉(zhuǎn)速 用符號 表示 轉(zhuǎn)速的單位是 符號是 或者轉(zhuǎn)每分 符號是r min 周期 T 秒 s n 轉(zhuǎn)每秒 r s 問題1 質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動時 我們曾用速度表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的快慢 質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動時 我們又可以用什么物理量來表示其運(yùn)動的快慢呢 這些物理量之間又有什么關(guān)系 問題2 兩物體均做圓周運(yùn)動 怎樣比較它們運(yùn)動的快慢 圖2 1 1 答案 1 質(zhì)點(diǎn)在做勻速圓周運(yùn)動時 設(shè)其軌道半徑為r 由于其運(yùn)動的特殊性 我們可以用多個物理量來描述 如線速度v 速率 角速度 周期T等物理量來描述其運(yùn)動的快慢 它們之間的關(guān)系可以從其定義出發(fā)得到 最后可得它們之間有 如下關(guān)系 v r和 2 T 這兩個關(guān)系式在解決有關(guān)圓周 運(yùn)動的問題時很有用 同學(xué)們要理解并記住 2 方法 比較物體在同一段時間內(nèi)通過的圓弧的長短 比較物體在同一段時間內(nèi)半徑轉(zhuǎn)過的角度 比較物體轉(zhuǎn)過一圈所用時間 比較物體在同一段時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù) 要點(diǎn)1 線速度 角速度 周期和轉(zhuǎn)速的理解 3 n的關(guān)系 物體在1s內(nèi)轉(zhuǎn)過n圈 1圈轉(zhuǎn)過的角度為2 則1s內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度 2 n 即 2 n 4 v r的關(guān)系 v r 例1 已知某一機(jī)械秒表的分針和秒針長 指轉(zhuǎn)動軸到針尖的距離 分別為1cm和1 3cm 它正常轉(zhuǎn)動時可視為勻速轉(zhuǎn)動 試求 1 分針和秒針的周期和轉(zhuǎn)速 2 分針和秒針的針尖線速度大小 3 分針和秒針的角速度大小 1 2010年溫哥華冬季奧運(yùn)會雙人滑比賽中 申雪 趙宏博拿到中國花樣滑冰史上首枚冬季奧運(yùn)會金牌 如圖2 1 2所示 趙宏博 男 以自己為轉(zhuǎn)軸拉著申雪 女 做勻速圓周運(yùn)動 轉(zhuǎn)速為30r min 申雪的腳到轉(zhuǎn)軸的距離為1 6m 求 1 申雪做勻速圓周運(yùn)動的角速度 2 申雪的腳運(yùn)動速度的大小 動速度v r 1 6m s 5 0m s 圖2 1 2 解 1 轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)速n 30r min 0 5r s角速度 2 n 2 0 5rad s rad s 2 申雪的腳做圓周運(yùn)動的半徑r 1 6m 所以她的腳的運(yùn) 要點(diǎn)2 傳動裝置中各物理量間的關(guān)系 續(xù)表 例2 如圖2 1 3所示的傳動裝置中 B C兩輪固定在一起繞同一轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動 A B兩輪用皮帶傳動 三輪半徑關(guān)系為rA rC 2rB 若皮帶不打滑 求A B C輪邊緣上的a b c三點(diǎn)的角速度之比和線速度之比 圖2 1 3 解 A B兩輪通過皮帶傳動 皮帶不打滑 A B兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等 即va vb 故va vb 1 1 B C兩個輪子固定在一起 屬于同軸傳動 它們上面的任何一點(diǎn)具有相同的角速度 即 b c 1 1 因?yàn)?va vb rA 2rB所以 a b rB rA 1 2又因?yàn)関 r b c rC 2rB所以vb vc rB rC 1 2綜合可知 a b c 1 2 2va vb vc 1 1 2 2 如圖2 1 4所示 為一皮帶傳動裝置 右輪的半徑為r a是它邊緣上的一點(diǎn) 左側(cè)是一輪軸 大輪的半徑為4r 小輪的半徑為2r b點(diǎn)在小輪上 到小輪中心的距離為r c點(diǎn)和d點(diǎn)分別位于小輪和大輪的邊緣上 若在傳動過程中 皮帶不 打滑 則 圖2 1 4 C A a點(diǎn)與b點(diǎn)的線速度大小相等B a點(diǎn)與b點(diǎn)的角速度大小相等C a點(diǎn)與c點(diǎn)的線速度大小相等D a點(diǎn)與d點(diǎn)的線速度大小相等 勻速圓周運(yùn)動和勻速運(yùn)動的區(qū)別勻速圓周運(yùn)動是一種曲線運(yùn)動 這里的 勻速 是指線速度的大小不變 但線速度的方向不斷改變且始終沿運(yùn)動軌跡的切線方向 所以勻速圓周運(yùn)動仍是一種變速運(yùn)動 勻速運(yùn)動是指速度的大小和方向都不變的勻速直線運(yùn)動 例3 雙選 下列關(guān)于勻速圓周運(yùn)動的說法 正確的是 A 勻速圓周運(yùn)動是勻速運(yùn)動B 勻速圓周運(yùn)動是變速運(yùn)動C 勻速圓周運(yùn)動的加速度為零D 勻速圓周運(yùn)動線速率恒定 錯因 認(rèn)為勻速圓周運(yùn)動就是速度不變的運(yùn)動 即勻速運(yùn) 動 正解 勻速圓周運(yùn)動是曲線運(yùn)動 曲線運(yùn)動的速度方向時刻在改變 即使速度的大小不變 也是變速運(yùn)動 加速度不為零 答案 BD 3 一個物體做勻速圓周運(yùn)動時 下列說法中正確的是 A 軌道半徑越大 線速度越大 D B 軌道半徑越大 角速度越小C 軌道半徑越大 周期越大D 以上說法都不正確解析 對于A選項(xiàng) 只有在角速度不變時 才能說軌道半徑越大 線速度越大 同理 對于B選項(xiàng) 只有在線速度不變時 才能說軌道半徑越大 角速度越小 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全