(共123张PPT)
授课人:赵林燕
生活中的圆周运动
圆周运动:质点的轨迹是圆周或者是圆周的一部分
自行车的大齿轮、小齿轮、后轮是相互关联的三个转动部分。若以自行车架为参考系,这三个轮子上的各点在做圆周运动。那么,哪些点运动得更快些?
观察与思考:
比较圆周运动的快慢
比较圆周运动的快慢
方法1:对于同一圆周运动,比较物体在同一段时
间内通过的圆弧长短
比较圆周运动的快慢
方法1:对于同一圆周运动,比较物体在同一段时
间内通过的圆弧长短
方法2:对于同一圆周运动,比较物体在同一段时
间内转过的圈数
比较圆周运动的快慢
方法1:对于同一圆周运动,比较物体在同一段时
间内通过的圆弧长短
方法3:对于同一圆周运动,比较物体在同一段时
间内半径转过的角度大小
方法2:对于同一圆周运动,比较物体在同一段时
间内转过的圈数
比较圆周运动的快慢
方法1:对于同一圆周运动,比较物体在同一段时
间内通过的圆弧长短
方法3:对于同一圆周运动,比较物体在同一段时
间内半径转过的角度大小
方法4:对于同一圆周运动,比较物体转过一圈所
用时间的多少
方法2:对于同一圆周运动,比较物体在同一段时
间内转过的圈数
Δt Δs
描述圆周运动快慢的物理量
一、线速度
Δt Δs
如果物体在一段时间Δt内通过的弧长Δs越长,那么就表示运动得越快
描述圆周运动快慢的物理量
一、线速度
Δt Δs
如果物体在一段时间Δt内通过的弧长Δs越长,那么就表示运动得越快
描述圆周运动快慢的物理量
一、线速度
Δt Δs
如果物体在一段时间Δt内通过的弧长Δs越长,那么就表示运动得越快
描述圆周运动快慢的物理量
一、线速度
表示单位时间内通过的弧长
Δt Δs
如果物体在一段时间Δt内通过的弧长Δs越长,那么就表示运动得越快
线速度:
表示单位时间内通过的弧长
描述圆周运动快慢的物理量
一、线速度
1、定义:物体在Δt时间内沿圆弧由A运动到B,通过的弧长为ΔS, ΔS与Δt的比值叫做线速度。
1、定义:物体在Δt时间内沿圆弧由A运动到B,通过的弧长为ΔS, ΔS与Δt的比值叫做线速度。
2、定义式:
1、定义:物体在Δt时间内沿圆弧由A运动到B,通过的弧长为ΔS, ΔS与Δt的比值叫做线速度。
2、定义式:
3、单位:m/s
1、定义:物体在Δt时间内沿圆弧由A运动到B,通过的弧长为ΔS, ΔS与Δt的比值叫做线速度。
2、定义式:
3、单位:m/s
4、分类:⑴平均线速度
⑵瞬时线速度:Δt足够小
1、定义:物体在Δt时间内沿圆弧由A运动到B,通过的弧长为ΔS, ΔS与Δt的比值叫做线速度。
2、定义式:
3、单位:m/s
5、矢量性: 方向为沿曲线的切线方向
4、分类:⑴平均线速度
⑵瞬时线速度:Δt足够小
1、定义:物体在Δt时间内沿圆弧由A运动到B,通过的弧长为ΔS, ΔS与Δt的比值叫做线速度。
2、定义式:
3、单位:m/s
6、物理意义: 反映物体运动的快慢
5、矢量性: 方向为沿曲线的切线方向
4、分类:⑴平均线速度
⑵瞬时线速度:Δt足够小
1、定义:物体在Δt时间内沿圆弧由A运动到B,通过的弧长为ΔS, ΔS与Δt的比值叫做线速度。
2、定义式:
3、单位:m/s
6、物理意义: 反映物体运动的快慢
5、矢量性: 方向为沿曲线的切线方向
4、分类:⑴平均线速度
⑵瞬时线速度:Δt足够小
7、匀速圆周运动:如果物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等,这种运动叫做匀速圆周运动。
o
可见:尽管做匀速圆周运动的物体在各个时刻的线速度大小相等,但线速度的方向是不断变化着的
o
可见:尽管做匀速圆周运动的物体在各个时刻的线速度大小相等,但线速度的方向是不断变化着的
匀速圆周运动是变速运动!
o
可见:尽管做匀速圆周运动的物体在各个时刻的线速度大小相等,但线速度的方向是不断变化着的
匀速圆周运动是变速运动!
o
可见:尽管做匀速圆周运动的物体在各个时刻的线速度大小相等,但线速度的方向是不断变化着的
匀速圆周运动是变速运动!
o
可见:尽管做匀速圆周运动的物体在各个时刻的线速度大小相等,但线速度的方向是不断变化着的
匀速圆周运动是变速运动!
o
O
二、角速度
·
O
二、角速度
·
O
二、角速度
·
O
二、角速度
·
表示单位时间内半径转过的角度
表示单位时间内半径转过的角度
角速度:
O
二、角速度
·
1、定义:物体在Δt时间内由A运动到B,半径在这段时间内转过的角为Δθ, Δθ与Δt的比值叫做角速度。
1、定义:物体在Δt时间内由A运动到B,半径在这段时间内转过的角为Δθ, Δθ与Δt的比值叫做角速度。
2、定义式:
1、定义:物体在Δt时间内由A运动到B,半径在这段时间内转过的角为Δθ, Δθ与Δt的比值叫做角速度。
2、定义式:
3、角速度是矢量
1、定义:物体在Δt时间内由A运动到B,半径在这段时间内转过的角为Δθ, Δθ与Δt的比值叫做角速度。
2、定义式:
4、物理意义: 反映物体绕圆心转动的快慢
3、角速度是矢量
1、定义:物体在Δt时间内由A运动到B,半径在这段时间内转过的角为Δθ, Δθ与Δt的比值叫做角速度。
2、定义式:
4、物理意义: 反映物体绕圆心转动的快慢
5、匀速圆周运动是角速度不变的运动!
3、角速度是矢量
6、角速度的单位:弧度每秒 符号: rad/s
6、角速度的单位:弧度每秒 符号: rad/s
角速度的单位由角的单位和时间的单位决定。
时间的单位是秒,角的单位是弧度。
6、角速度的单位:弧度每秒 符号: rad/s
角速度的单位由角的单位和时间的单位决定。
时间的单位是秒,角的单位是弧度。
圆心角θ越大,它所对的圆弧的弧长S越长,二者成正比。因此可以用弧长与半径的比值表示角的大小。
6、角速度的单位:弧度每秒 符号: rad/s
角速度的单位由角的单位和时间的单位决定。
时间的单位是秒,角的单位是弧度。
圆心角θ越大,它所对的圆弧的弧长S越长,二者成正比。因此可以用弧长与半径的比值表示角的大小。
6、角速度的单位:弧度每秒 符号: rad/s
角速度的单位由角的单位和时间的单位决定。
时间的单位是秒,角的单位是弧度。
圆心角θ越大,它所对的圆弧的弧长S越长,二者成正比。因此可以用弧长与半径的比值表示角的大小。
弧长与半径的单位都是米,在计算二者之比时要消掉。为了表达的方便,我们“给”θ一个单位:弧度,用符号rad表示。
对于3600周角,用弧度表示是多少?
对于3600周角,用弧度表示是多少?
半径为r的整圆周长是 2 πr,它与半径之比就是用弧度表示的周角
对于3600周角,用弧度表示是多少?
半径为r的整圆周长是 2 πr,它与半径之比就是用弧度表示的周角
对于3600周角,用弧度表示是多少?
由此可得:3600=2π 1800=π
900=π/2 600=π/3
450=π/4 300=π/6
半径为r的整圆周长是 2 πr,它与半径之比就是用弧度表示的周角
三、描述匀速圆周运动快慢的物理量
做匀速圆周运动的物体,如果转过一周所用的时间越少,那么就表示运动得越快。
三、描述匀速圆周运动快慢的物理量
做匀速圆周运动的物体,如果转过一周所用的时间越少,那么就表示运动得越快。
表示运动一周所用的时间
三、描述匀速圆周运动快慢的物理量
做匀速圆周运动的物体,如果转过一周所用的时间越少,那么就表示运动得越快。
周期:T
表示运动一周所用的时间
三、描述匀速圆周运动快慢的物理量
做匀速圆周运动的物体,如果转过一周所用的时间越少,那么就表示运动得越快。
周期:T
表示运动一周所用的时间
匀速圆周运动是周期不变的运动!
三、描述匀速圆周运动快慢的物理量
做匀速圆周运动的物体,如果转过一周所用的时间越少,那么就表示运动得越快。
周期:T
表示运动一周所用的时间
匀速圆周运动是周期不变的运动!
三、描述匀速圆周运动快慢的物理量
单位: 秒(S)
周期的倒数叫频率
周期的倒数叫频率
频率:
周期的倒数叫频率
表示一秒内转过的圈数
频率:
周期的倒数叫频率
表示一秒内转过的圈数
频率:
频率越高表明物体运转得越快!
周期的倒数叫频率
表示一秒内转过的圈数
频率:
频率越高表明物体运转得越快!
单位:赫兹(HZ)或秒分之一(S-1)
单位时间内转过的圈数叫转速
单位时间内转过的圈数叫转速
转速:n
单位时间内转过的圈数叫转速
转速:n
转速n越大表明物体运动得越快!
单位时间内转过的圈数叫转速
转速:n
转速n越大表明物体运动得越快!
匀速圆周运动是转速不变的运动!
单位时间内转过的圈数叫转速
转速:n
转速n越大表明物体运动得越快!
单位: 转每秒( r/s ); 转每分 (r/min)
匀速圆周运动是转速不变的运动!
1、描述匀速圆周运动快慢的物理量有:
线速度 v 角速度 ω
周 期 T 频 率 f
转 速 n
1、描述匀速圆周运动快慢的物理量有:
线速度 v 角速度 ω
周 期 T 频 率 f
转 速 n
2、注意: 频率指1s内转过的圈数
转速指单位时间转过的圈数
1、描述匀速圆周运动快慢的物理量有:
线速度 v 角速度 ω
周 期 T 频 率 f
转 速 n
2、注意: 频率指1s内转过的圈数
转速指单位时间转过的圈数
因此,当转速(n)的单位为r/s 时,数值上有 :n = f
四、线速度与角速度的关系
四、线速度与角速度的关系
线速度的大小描述了做圆周运动的物体通过弧长的快慢,角速度的大小描述了物体与圆心连线扫过角度的快慢。它们之间有什么关系?
四、线速度与角速度的关系
线速度的大小描述了做圆周运动的物体通过弧长的快慢,角速度的大小描述了物体与圆心连线扫过角度的快慢。它们之间有什么关系?
四、线速度与角速度的关系
线速度的大小描述了做圆周运动的物体通过弧长的快慢,角速度的大小描述了物体与圆心连线扫过角度的快慢。它们之间有什么关系?
四、线速度与角速度的关系
线速度的大小描述了做圆周运动的物体通过弧长的快慢,角速度的大小描述了物体与圆心连线扫过角度的快慢。它们之间有什么关系?
四、线速度与角速度的关系
线速度的大小描述了做圆周运动的物体通过弧长的快慢,角速度的大小描述了物体与圆心连线扫过角度的快慢。它们之间有什么关系?
四、线速度与角速度的关系
线速度的大小描述了做圆周运动的物体通过弧长的快慢,角速度的大小描述了物体与圆心连线扫过角度的快慢。它们之间有什么关系?
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。
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
f与T的关系:
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
f与T的关系:
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
f与T的关系:
f与n的关系:
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
f与T的关系:
f与n的关系:
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
f与T的关系:
f与n的关系:
v与T、f、n的关系:
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
f与T的关系:
f与n的关系:
v与T、f、n的关系:
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
f与T的关系:
f与n的关系:
v与T、f、n的关系:
ω与T、f、n的关系:
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
f与T的关系:
f与n的关系:
v与T、f、n的关系:
ω与T、f、n的关系:
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
f与T的关系:
f与n的关系:
v与T、f、n的关系:
ω与T、f、n的关系:
v与w的关系:
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
f与T的关系:
f与n的关系:
v与T、f、n的关系:
ω与T、f、n的关系:
v与w的关系:
探究匀速圆周运动v、ω、T、f、n的关系
f与T的关系:
f与n的关系:
v与T、f、n的关系:
ω与T、f、n的关系:
v与w的关系:
正确理解:
正确理解:
控制变量法
正确理解:
控制变量法
[讨论]
1)当v一定时,
[讨论]
1)当v一定时,
正确理解:
控制变量法
[讨论]
1)当v一定时,
2)当 一定时,
[讨论]
1)当v一定时,
2)当 一定时,
v与r成正比
正确理解:
控制变量法
[讨论]
1)当v一定时,
2)当 一定时,
[讨论]
1)当v一定时,
2)当 一定时,
v与r成正比
3)当r一定时,
v与 成正比
适用于圆周运动的公式
适用于匀速圆周运动的公式
1、时钟中,秒针、分针、时针的周期之比为多少?角速度之比为多少?
巩固练习
1、时钟中,秒针、分针、时针的周期之比为多少?角速度之比为多少?
巩固练习
解:⑴ 秒针的周期T1=1min;分针的周期T2=60min;时针的周期T3=12h
T1 ﹕T2 ﹕T3 = 1 ﹕60 ﹕720
1、时钟中,秒针、分针、时针的周期之比为多少?角速度之比为多少?
巩固练习
解:⑴ 秒针的周期T1=1min;分针的周期T2=60min;时针的周期T3=12h
T1 ﹕T2 ﹕T3 = 1 ﹕60 ﹕720
⑵
2、对于做匀速圆周运动的物体,正确的说法是: ( )
A、速度不变 B、速率不变
C、角速度不变 D、周期不变
快速选择题
2、对于做匀速圆周运动的物体,正确的说法是: ( )
A、速度不变 B、速率不变
C、角速度不变 D、周期不变
BCD
快速选择题
3、一半径为0.5m的圆轮的转速为n=300r/min,求这个圆轮边缘上一个点的周期、频率、角速度和线速度?
快速计算题
3、一半径为0.5m的圆轮的转速为n=300r/min,求这个圆轮边缘上一个点的周期、频率、角速度和线速度?
注意:定义的理解和公式的选用
快速计算题
(1)因为n =300 r/min =5 r/s,所以f = n =5 HZ
(1)因为n =300 r/min =5 r/s,所以f = n =5 HZ
(2)
(1)因为n =300 r/min =5 r/s,所以f = n =5 HZ
(2)
(3)
(1)因为n =300 r/min =5 r/s,所以f = n =5 HZ
(2)
(3)
(4)
4、对于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是: ( )
A、相等的时间里通过的路程相等
B、相等的时间里通过的弧长相等
C、相等的时间里发生的位移相同
D、相等的时间里转过的角度相等
E、相等的时间里平均速度相同
4、对于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是: ( )
A、相等的时间里通过的路程相等
B、相等的时间里通过的弧长相等
C、相等的时间里发生的位移相同
D、相等的时间里转过的角度相等
E、相等的时间里平均速度相同
ABD
常见传动从动装置
a、皮带传动-
b、齿轮传动-
c、自行车的钢条上离圆心不同远近的质点-
线速度相等
线速度相等
角速度相等
(同轴转动)
(传动)
结论:
1、同轴转动的整体角速度相等
2、皮带(或齿轮)传动的是两轮边缘的点线速度大小相等
结论:
1、同轴转动的整体角速度相等
2、皮带(或齿轮)传动的是两轮边缘的点线速度大小相等
技巧:
1、注意抓住相等的量
2、再运用V=ωr找联系
5.如图所示,甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动,相互之间不打滑,其半径分别为 、 、 。若甲轮的角速度为 ,则丙轮的角速度为 ( )
A. B.
C. D.
5.如图所示,甲、乙、丙三个轮子依靠摩擦传动,相互之间不打滑,其半径分别为 、 、 。若甲轮的角速度为 ,则丙轮的角速度为 ( )
A. B.
C. D.
A
6、一个大轮通过皮带带动小轮转动,皮带和两轮之间无滑动,大轮半径是小轮半径的3倍,大轮上一点S离转轴O1的距离是半径的1/3,大轮边缘上一点P,小轮边缘上一点Q,则vQ:vP:vS=________ ωQ:ωP:ωS=__________
6、一个大轮通过皮带带动小轮转动,皮带和两轮之间无滑动,大轮半径是小轮半径的3倍,大轮上一点S离转轴O1的距离是半径的1/3,大轮边缘上一点P,小轮边缘上一点Q,则vQ:vP:vS=________ ωQ:ωP:ωS=__________
抓住特征:
①同一转盘上各点的角速度相等
②同一皮带轮缘上各点的线速度相等
抓住特征:
VP=VQ ,ωp=ωS
抓住特征:
VP=VQ ,ωp=ωS
应用V=ωr
抓住特征:
VP=VQ ,ωp=ωS
应用V=ωr
vQ:vP:vS=3:3:1
抓住特征:
VP=VQ ,ωp=ωS
应用V=ωr
vQ:vP:vS=3:3:1
ωQ:ωP:ωS=3:1:1
6、一个大轮通过皮带带动小轮转动,皮带和两轮之间无滑动,大轮半径是小轮半径的3倍,大轮上一点S离转轴O1的距离是半径的1/3,大轮边缘上一点P,小轮边缘上一点Q,则vQ:vP:vS=________ ωQ:ωP:ωS=__________
抓住特征:
①同一转盘上各点的角速度相等
②同一皮带轮缘上各点的线速度相等
3﹕3﹕1
3﹕1﹕1
7、地球的半径R=6.4×106m,如图所示地球上A、B两点且OB与OA的夹角为300,求B点处的物体随地球自转的周期、角速度和线速度各是多大?
明确:地球上何处与ωA相同?
何处与vA大小相等?
随着纬度的增加,
也就是A、B两点v、ω如何变化?
7、地球的半径R=6.4×106m,如图所示地球上A、B两点且OB与OA的夹角为300,求B点处的物体随地球自转的周期、角速度和线速度各是多大?
7、地球的半径R=6.4×106m,如图所示地球上A、B两点且OB与OA的夹角为300,求B点处的物体随地球自转的周期、角速度和线速度各是多大?
明确:地球上何处与ωA相同?
何处与vA大小相等?
随着纬度的增加,
也就是A、B两点v、ω如何变化?
注意:
解析: 随地球自转的所有物体的运动周期都是24小时,所以A、B的周期T=24h
解析: 随地球自转的所有物体的运动周期都是24小时,所以A、B的周期T=24h
由于他们的相对位置不变,所以A、B的角速度相同 ω=2π/T=2π/(24×3600)rad/s
=7.28×10-5rad/s
据 v=ωr 得:
vA=7.28×10-5×6.4×106=465.18m/s,
由于物体B的圆心在B所在地轴上的投影点,
vB=ωRcos30°=402.85m/s
解析: 随地球自转的所有物体的运动周期都是24小时,所以A、B的周期T=24h
由于他们的相对位置不变,所以A、B的角速度相同 ω=2π/T=2π/(24×3600)rad/s
=7.28×10-5rad/s
2、课内作业:
书本第19页第2、3、5题
1、课外探究活动:
为什么变速自行车能够变速?
课后作业: