粤教版物理必修2同步教学课件：2.1 匀速圆周运动

课件22张PPT。第一节　匀速圆周运动目标导航预习导引目标导航预习导引二一一、描述圆周运动的物理量
1.线速度
(1)物理意义:描述质点沿圆周运动(通过弧长)的快慢.
(2)定义:质点沿圆弧通过的弧长与所用时间的比值叫做线速度.
(3)公式:
(4)方向:质点在圆弧某点的线速度方向,沿圆弧该点的切线方向.
2.匀速圆周运动
物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等,这种运动叫做匀速圆周运动.目标导航预习导引二一3.角速度
(1)物理意义:描述质点绕圆心转动(扫过角度)的快慢.
(2)定义:质点与圆心连线扫过的角度与所用时间的比值叫做角速度.
(3)公式:
(4)单位:国际单位制中角度的单位是弧度,符号是rad;角速度的单位是弧度每秒,符号是rad/s或rad·s-1.
4.转速与周期
(1)转速n:转速是指物体单位时间内转过的圈数,单位为转每秒(r/s)或转每分(r/min).
(2)周期T:做匀速圆周运动的物体,转过一周所用的时间叫周期.
(3)周期T与转速n的关系: (式中n的单位为r/s).目标导航预习导引二一预习交流1
若钟表的指针都做匀速圆周运动,秒针和分针的周期各是多少?角速度之比是多少?
答案:秒针的周期T秒=1 min=60 s,
分针的周期T分=1 h=3 600 s.目标导航二一预习导引二、线速度与角速度的关系
1.两者关系
在圆周运动中,线速度的大小等于角速度大小与半径的乘积.
2.关系式
v=ωr.目标导航二一预习导引预习交流2
月亮绕地球运动,地球绕太阳运动,这两个运动都可看成是圆周运动,怎样比较这两个圆周运动的快慢?请看下面地球和月亮的“对话”.
地球说:你怎么走得这么慢?我绕太阳运动1 s要走29.79 km,你绕我运动1 s才走1.02 km.
月亮说:不能这样说吧!你一年才绕太阳转一圈,我27.3天就能绕你转一圈,到底谁转得慢?
请问:地球说得对,还是月亮说得对?目标导航二一预习导引答案:地球和月亮说的均是片面的,它们选择描述匀速圆周运动快慢的标准不同.严格来说地球绕太阳运动的线速度比月亮绕地球运动的线速度大,地球运动得较快.而月亮转动的角速度比地球转动的角速度大,月球转动得较快.迁移应用典题例解一二知识精要一、描述圆周运动的物理量及其关系
描述匀速圆周运动快慢的物理量有线速度、角速度、周期、频率、转速等,它们之间既有区别又有联系.
1.区别注:物体1 s内完成周期性变化的次数叫做频率.迁移应用典题例解一二知识精要2.各物理量之间的关系 迁移应用典题例解知识精要一二【例1】 地球的半径为R=6 400 km,试计算:
(1)赤道上的物体随地球自转的角速度、线速度各是多少?
(2)在纬度为60°的地面上,物体随地球自转的角速度、线速度各是多少?
解析:地球绕地轴匀速转动,地球上的物体都做匀速圆周运动,但转动半径并不一致.
(1)地球自转周期为一天,所以T=24×3 600 s=86 400 s,转一周转过的角度为2π.迁移应用典题例解知识精要一二(2)在纬度θ=60°的地方,
物体随地球自转的角速度也为ω=7.27×10-5 rad/s.
如图所示,物体随地球做匀速圆周运动的圆心在O',
而不是地心O,设其半径为R',答案:(1)7.27×10-5 rad/s　465 m/s　(2)7.27×10-5 rad/s　233 m/s迁移应用典题例解知识精要一二迁移应用典题例解知识精要一二1.甲沿着半径为R的圆周跑道匀速跑步,乙沿着半径为2R的圆周跑道匀速跑步.在相同的时间内,甲、乙各自跑了一圈,他们的角速度和线速度分别为ω1、ω2和v1、v2,则(　　)
A.ω1>ω2,v1>v2 B.ω1<ω2,v1C.ω1=ω2,v1答案:C
2.做匀速圆周运动的物体,10 s内沿半径为20 m的圆周运动100 m,试求物体做匀速圆周运动时:
(1)线速度的大小;
(2)角速度的大小;
(3)周期的大小.
答案:(1)10 m/s　(2)0.5 rad/s　(3)12.56 s一二迁移应用典例精析知识精要思考探究二、常见传动装置及其特点 一二迁移应用典例精析知识精要思考探究一二迁移应用典例精析知识精要思考探究利用v=ωr分析下面两种传动装置(如图)中A、B、C各点的线速度和角速度的变化情况,并总结这两种传动装置的特点.答案:(1)皮带传动装置(甲图):因为皮带转动时,在相同的时间内,A、B两点通过的弧长相等,所以这两点的线速度大小一样,即vA=vB.又v=ωr,当v一定时,ω与r成反比,rA>rB,所以ωA<ωB.皮带传动装置特点:和同一皮带接触的各点线速度大小相等.
(2)共轴传动装置(乙图):因为共轴转动时,在相同的时间内,A、C两点所在的半径转过的角度相等,所以这两点的角速度相同,即ωA=ωC,又v=ωr,当ω一定时,v与r成正比,rA>rC,所以vA>vC.共轴传动装置特点:同一转动轴上的各点角速度相等.一二迁移应用典例精析知识精要思考探究【例2】 如图所示的传动装置中,B、C两轮固定在一起绕同一轴转动,A、B两轮用皮带传动,三轮半径关系是rA=rC=2rB,若皮带不打滑,求A、B、C轮边缘的a、b、c三点的角速度之比和线速度之比.一二迁移应用典例精析知识精要思考探究解析:A、B两轮通过皮带传动,皮带不打滑,则A、B两轮边缘的线速度大小相等,即va=vb或va∶vb=1∶1①
由v=ωr得ωa∶ωb=rB∶rA=1∶2②
B、C两轮固定在一起绕同一轴转动,则B、C两轮的
角速度相同,即ωb=ωc或ωb∶ωc=1∶1③
由v=ωr得vb∶vc=rB∶rC=1∶2④
由②③得ωa∶ωb∶ωc=1∶2∶2
由①④得va∶vb∶vc=1∶1∶2.
答案:1∶2∶2　1∶1∶2一二迁移应用典例精析知识精要思考探究一二迁移应用典例精析知识精要思考探究1.无级变速是在变速范围内任意连续地变换速度,性能优于传统的挡位变速器,很多种高档汽车都应用了无级变速.如图是截锥式无级变速模型示意图,两个锥轮之间有一个滚轮,主动轮、滚轮、从动轮之间靠着彼此之间的摩擦力带动.当位于主动轮和从动轮之间的滚轮从左向右移动时,从动轮降低转速;滚轮从右向左移动时,从动轮增加转速.当滚轮位于主动轮直径D1、从动轮直径D2的位置时,主动轮转速n1、从动轮转速n2的关系是(　　)答案:B 一二迁移应用典例精析知识精要思考探究2.如图所示,A、B两个齿轮的齿数分别是z1、z2,各自固定在过O1、O2的轴上.其中过O1的轴与电动机相连接,此轴转速为n1,求:
(1)B齿轮的转速n2.
(2)A、B两齿轮的半径之比.
(3)在时间t内,A、B两齿轮转过的角度之比,以及B齿轮外边缘上一点通过的路程.(设B齿轮半径为r2)