圆周运动市公开课一等奖百校联赛获奖课件.pptx

5.4 圆周运动圆周运动 第1页第2页质点质点运动轨迹是圆运动轨迹是圆第3页观察质点质点运动轨迹是圆或圆一部分运动轨迹是圆或圆一部分运动叫做圆周运动运动叫做圆周运动第4页讨论：讨论：讨论：讨论：自行车大齿轮、小齿轮、后轮中质点都在做圆周运自行车大齿轮、小齿轮、后轮中质点都在做圆周运自行车大齿轮、小齿轮、后轮中质点都在做圆周运自行车大齿轮、小齿轮、后轮中质点都在做圆周运动。哪些点运动得更加快些？动。哪些点运动得更加快些？动。哪些点运动得更加快些？动。哪些点运动得更加快些？大齿轮大齿轮小齿轮小齿轮后轮后轮第5页思索两物体均做圆周运动，怎样比较它们运动快慢两物体均做圆周运动，怎样比较它们运动快慢？1.比较物体比较物体在同一段在同一段时间内经时间内经过过圆弧长圆弧长短短2.比较物体比较物体在同一段在同一段时间内半时间内半径径转过角转过角度度3.比较物比较物体转过一体转过一圈所用圈所用时时间间4.比较物体比较物体在同一段时在同一段时间内转过间内转过圈圈数数 线速度线速度 角速度角速度 周期周期频率、转速频率、转速第6页描述圆周运动快慢物理量1、物理意义：描述质点沿圆周运动快慢、物理意义：描述质点沿圆周运动快慢。2、定义：质点做圆周运动、定义：质点做圆周运动经过经过弧长弧长 S和所用时间和所用时间 t 比值比值叫做叫做线速度大小线速度大小。3、大小：、大小：4、单、单 位：位：m/sv=tS5、方向：质点在圆周某点、方向：质点在圆周某点瞬时瞬时线速度方向沿圆周线速度方向沿圆周上该点上该点切线方向切线方向。S是弧长并非位移是弧长并非位移当当t 趋近零时趋近零时,弧长弧长S就等于物体位移就等于物体位移,式中式中v,就是直线运动中学过瞬就是直线运动中学过瞬时速度时速度.矢量矢量Stl比值法定义比值法定义第7页任取两段相等时间，任取两段相等时间，比较圆弧长度比较圆弧长度匀速圆周运动匀速圆周运动任意相等时间内任意相等时间内经过圆弧长度相经过圆弧长度相等等物体沿着圆周运动，而且物体沿着圆周运动，而且线速度大小处处相等。线速度大小处处相等。第8页v可见：尽管做匀速圆可见：尽管做匀速圆周运动物体在各个时周运动物体在各个时刻线速度大小相等，刻线速度大小相等，但但线速度方向是不停线速度方向是不停改变改变匀速圆周运动是匀速圆周运动是变速运动！运动！速率不变速率不变是线速度大小不变运动！是线速度大小不变运动！vvo第9页匀速圆周运动是角速度不变运动！匀速圆周运动是角速度不变运动！1、物理意义：、物理意义：描述质点绕圆心转动快慢。描述质点绕圆心转动快慢。2、定义：质点所在半径、定义：质点所在半径转过转过角度角度和所用时间和所用时间tt比值比值叫叫做角速度。做角速度。3、公式：、公式：=t采取弧采取弧度制度制4、单、单 位：位：弧度弧度/秒秒 rad/s 或或 rad*s-1第10页 圆心角圆心角大小能够用弧长和半径比值来描述大小能够用弧长和半径比值来描述,这个比值是没有单位这个比值是没有单位,为了描述问题方便为了描述问题方便,我我们们“给给”这个比值一个单位这个比值一个单位,这就是这就是弧度弧度（radrad）.练习：练习：1800对应多少弧度？对应多少弧度？900对应多少弧度？对应多少弧度？角速度单位角速度单位:弧弧度度/秒秒rad/s 或或 s-1R=半径弧长qSS第11页做匀速圆周运动物体，假做匀速圆周运动物体，假如转过一周所用时间越少，如转过一周所用时间越少，那么就表示运动得越快。那么就表示运动得越快。周期：周期：T表示运动一周所用时间表示运动一周所用时间匀速圆周运动是周期不变运动！匀速圆周运动是周期不变运动！第12页周期倒数叫频率周期倒数叫频率表示一秒内转过圈数表示一秒内转过圈数频率：频率：频率越高表明物体运转得越快！频率越高表明物体运转得越快！第13页单位时间内转过圈数叫转速单位时间内转过圈数叫转速转速：n转速转速n越大表明物体运动得越快！越大表明物体运动得越快！第14页描述圆周运动快慢物理量周期周期频率频率转速转速定义定义符号符号单位单位物理物理意义意义关系关系nr/s或或r/min描述物体做圆周运动快慢描述物体做圆周运动快慢 物体运动物体运动一周所用一周所用时间时间TsHz或或s-1n=f=T1物体在单位物体在单位时间所转过时间所转过圈数圈数f物体在单位物体在单位时间所转过时间所转过圈数圈数匀速圆周运动是匀速圆周运动是 周期、频率、转速都不变运动！周期、频率、转速都不变运动！第15页1、做匀速圆周运动物体，线速度、做匀速圆周运动物体，线速度不变，不变，时刻在变，线速度是时刻在变，线速度是 (恒量或变量恒量或变量),匀速圆周运动性质是匀速圆周运动性质是 ,匀速含义是匀速含义是 。大小大小方向方向变量变量变速曲线运动变速曲线运动线速度大小不变线速度大小不变练习练习第16页1.匀速圆周运动中时刻改变物理量是（匀速圆周运动中时刻改变物理量是（）A.线速度线速度 B.角速度角速度C.周期周期 D.半径半径2.（双选）质点做匀速圆周运动，则（双选）质点做匀速圆周运动，则（）A.在任何相等时间里，质点位移都相等在任何相等时间里，质点位移都相等B.在任何相等时间里，质点经过旅程都相等在任何相等时间里，质点经过旅程都相等C.在任何相等时间里，连接质点和圆心半径在任何相等时间里，连接质点和圆心半径转过角度都相等转过角度都相等D.在任何相等时间里，质点运动平均速度都在任何相等时间里，质点运动平均速度都相等相等ABC第17页例与练例与练3 3、做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动物体,2s,2s 内沿半径为内沿半径为10m10m圆周运圆周运动动,所对应圆心角为所对应圆心角为180180度，求：度，求：（1 1）线速度）线速度 （2 2）角速度）角速度第18页思索线速度、角速度与周期关系？线速度、角速度与周期关系？设物体做半径为设物体做半径为 r r 匀速圆周运动：匀速圆周运动：v=T2r线速度与周期关系：线速度与周期关系：角速度与周期关系：角速度与周期关系：=T2v=r第19页思索ORROORRO第20页当当V一定时，一定时，与与r成反比成反比当当一定时，一定时，V与与r成正比成正比控制变量法控制变量法关于关于r讨论：讨论：依据上面公式，得出速度与角速度依据上面公式，得出速度与角速度成正比，成正比，你同意这种说法吗？请说出你理由你同意这种说法吗？请说出你理由小结：小结：当当r一定时，一定时，V与与成正比成正比第22页4.关于角速度和线速度，以下说法正确是（关于角速度和线速度，以下说法正确是（）A.半径一定，角速度与线速度成反比半径一定，角速度与线速度成反比B.半径一定，角速度与线速度成正比半径一定，角速度与线速度成正比C.线速度一定，角速度与半径成正比线速度一定，角速度与半径成正比D.角速度一定，线速度与半径成反比角速度一定，线速度与半径成反比B第23页5、比较图中、比较图中A、B、C三点线速度大小关系三点线速度大小关系ABC CBAC CA、B、C三点线速度大小相等三点线速度大小相等练习练习第24页1、传动装置线速度关系、传动装置线速度关系a、皮带传动皮带传动线速度相等线速度相等b b、齿轮传动齿轮传动线速度相等线速度相等同一传动各轮边缘上线速度相等同一传动各轮边缘上线速度相等两个主要结论两个主要结论第25页共轴转动问题共轴转动问题两红点处转动角速度有什么关系？两红点处转动角速度有什么关系？第26页ABC2、同轴转动轮上各点角速度关系同轴转动轮上各点角速度关系同轴转动轮上各点角速度相等同轴转动轮上各点角速度相等第27页对自行车三轮转动描述对自行车三轮转动描述CBA(1)A、B线速度相同线速度相同(2)B、C角速度相同角速度相同(3)B比比A角速度大角速度大(4)C比比B线速度大线速度大第28页小结1 1、圆周运动概念圆周运动概念3 3、匀速圆周运动特点及性质匀速圆周运动特点及性质2 2、描述圆周运动几个物理量及其关系描述圆周运动几个物理量及其关系4 4、两个主要结论两个主要结论v=T2r=T2v=rv=tl=tn=f=T1(1)、线速度大小不变、线速度大小不变,方向时刻改变方向时刻改变,是是变速变速运动运动(2)、速率、角速度、周期、频率、转速都不变、速率、角速度、周期、频率、转速都不变第29页思索地球上物体伴随地球一起饶地轴自转。地球上地球上物体伴随地球一起饶地轴自转。地球上不一样纬度物体周期一样吗不一样纬度物体周期一样吗?角速度一样吗角速度一样吗?线线速度大小一样吗速度大小一样吗?ORROORRO第30页例与练例与练1 1、关于物体做匀速圆周运动速度，以下说法中、关于物体做匀速圆周运动速度，以下说法中正确是正确是 （）（）A A速度大小和方向都不变速度大小和方向都不变B B速度大小和方向都改变速度大小和方向都改变C C速度大小改变，方向不变速度大小改变，方向不变DD速度大小不变，方向改变速度大小不变，方向改变 匀速圆周运动速度大小（速率）不变，匀速圆周运动速度大小（速率）不变，速度方向不停改变。速度方向不停改变。第31页例与练例与练2 2、关于匀速圆周运动角速度和线速度，以下说、关于匀速圆周运动角速度和线速度，以下说法正确是（）法正确是（）A A半径一定，角速度与线速度成反比半径一定，角速度与线速度成反比B B半径一定，角速度与线速度成正比半径一定，角速度与线速度成正比C C线速度一定，角速度与半径成正比线速度一定，角速度与半径成正比DD角速度一定，线速度与半径成反比角速度一定，线速度与半径成反比提醒：提醒：第32页例与练例与练3 3、做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动物体,10s,10s 内沿半径为内沿半径为20m20m圆周运动圆周运动弧长弧长为为100m,100m,求：求：（1 1）线速度）线速度 （2 2）角速度）角速度 （3 3）周期）周期第33页5 问题与练习参考解答：问题与练习参考解答：1.解：位于赤道和位于北京两个物体随地球自转做匀解：位于赤道和位于北京两个物体随地球自转做匀速圆周运动角速度相等，速圆周运动角速度相等，都是都是=2/T=7.27105rad/s位于赤道物体随地球自转做匀速圆位于赤道物体随地球自转做匀速圆周运动线速度周运动线速度V1=R=465.28m/s位于北京物体随地球自转做匀速位于北京物体随地球自转做匀速圆周运动线速度圆周运动线速度V2=Rcos40=356.43m/s。2.解：分针周期为解：分针周期为T1=1h，时针周期为，时针周期为T2=12h（1）分针与时针角速度之比为）分针与时针角速度之比为 1：2=T2：T1=12：1（2）分针针尖与时针针尖线速度之比为）分针针尖与时针针尖线速度之比为 V1：V2=1r1：2r2=14.4：1第34页3.答：答：（1）A、B两点线速度相等，角速度与两点线速度相等，角速度与 半径成反比半径成反比（2）A、C两点角速度相等，线速度与两点角速度相等，线速度与 半径成正比半径成正比（3）B、C两点半径相等，线速度与角两点半径相等，线速度与角 速度成正比速度成正比4.解：需要测量大、小齿轮及后轮解：需要测量大、小齿轮及后轮 半径半径r1、r2、r3。自行车前进速度大小自行车前进速度大小V=2r1r3/Tr25.解：磁盘转动周期为解：磁盘转动周期为T=0.2s（1）扫描每个扇区时间）扫描每个扇区时间t=T/18=1/90s（2）每个扇区字节数为）每个扇区字节数为512个，个，1s内读取字节数为内读取字节数为 90512=46 080个。个。第35页例题分析例题分析例例7 7 如图所表示装置中，三个轮半径分别为如图所表示装置中，三个轮半径分别为如图所表示装置中，三个轮半径分别为如图所表示装置中，三个轮半径分别为r r r r、2 2 2 2r r r r、4 4 4 4r r r r，b b b b点到圆心距离为点到圆心距离为点到圆心距离为点到圆心距离为r r r r，求图中，求图中，求图中，求图中a a a a、b b b b、c c c c、d d d d各点线速度之比、各点线速度之比、各点线速度之比、各点线速度之比、角速度之比、加速度之比。角速度之比、加速度之比。角速度之比、加速度之比。角速度之比、加速度之比。abcd解：解：va=vC，而而v vb bv vC Cv vd d=124=124，所以，所以v va a v vb bv vC Cv vd d=2124=2124；a ab b=21=21，而而b b=C C=d d ，所以所以a ab bC Cd d=2111=2111；再利用再利用a a=vv，可得，可得a aa aa ab ba ac ca ad d=4124=4124第36页问题与练习参考解答：问题与练习参考解答：1.答：答：A.甲、乙线速度相等时，利用甲、乙线速度相等时，利用an=v2/r，半径小向心加速度，半径小向心加速度 大。所以乙向心加速度大；大。所以乙向心加速度大；B.甲、乙周期相等时，利用甲、乙周期相等时，利用 an=42r/T2，半径小向心加速，半径小向心加速 度大。所以乙向心加速度大；度大。所以乙向心加速度大；C.甲、乙角速度相等时，利用甲、乙角速度相等时，利用an=v，线速度大向心加速度，线速度大向心加速度 大。所以乙向心加速度小；大。所以乙向心加速度小；D.甲、乙线速度相等时，利用甲、乙线速度相等时，利用an=v，角速度大向心加速，角速度大向心加速 度大。因为在相等时间内甲与圆心连线扫过角度比乙度大。因为在相等时间内甲与圆心连线扫过角度比乙 大，所以甲角速度大，甲向心加速度大。大，所以甲角速度大，甲向心加速度大。2.解：月球公转周期解：月球公转周期 T=27.3243600s=2.36106s月球公转向心加速度为月球公转向心加速度为 an=42r/T2=2.7103m/s2第37页3.解：解：A、B两个快艇做匀速圆周运动，两个快艇做匀速圆周运动，因为在相等时间内，它们经过因为在相等时间内，它们经过旅程之比是旅程之比是4：3，所以它们线速度之比为，所以它们线速度之比为4：3；因为在相等时因为在相等时间内，它们运动方向改变角度之比是间内，它们运动方向改变角度之比是3：2，所以它们角速度之，所以它们角速度之比为比为3：2。因为向心加速度因为向心加速度 an=v，所以它们向心加速度之比，所以它们向心加速度之比为为2：1。4.解：解：（1）因为皮带与两轮之间不发生滑动，所以）因为皮带与两轮之间不发生滑动，所以两轮边缘上各点线两轮边缘上各点线速度大小相等，速度大小相等，设电动机皮带轮与机器皮带轮边缘上质点线速设电动机皮带轮与机器皮带轮边缘上质点线速度大小分别为度大小分别为V1、V2，角速度大小分别为，角速度大小分别为1、2，边缘上质点，边缘上质点运动半径分别为运动半径分别为r1、r2，则，则V1=V2 V1=1r1 V2=2r2 又又=2n 所以所以 n1：n2=1：2=r2：r1=3：1（2）A点向心加速度为点向心加速度为 anA=22r2/2=0.05m/s2（3）电动机皮带轮边缘上质点向心加速度为）电动机皮带轮边缘上质点向心加速度为an=V12/r1=0.30m/s2第38页