高中人教版必修二高中物理5.4---圆周运动(60张PPT)

(共61张PPT)
第五章
曲线运动
第四节
圆周运动
曲线运动的典型：
（小船过河、关联速度、
平抛运动、圆周运动）
在物理学中，把质点的运动轨迹是圆或圆弧的一部分的运动叫做圆周运动。
圆周运动定义：
1、定义：
在物理学中，把质点的运动轨迹是圆或圆弧的一部分的运动叫做圆周运动。
3、在圆周运动中，常见的最简单的是匀速圆周
运动。
2、圆周运动特征：
质点的轨迹是圆周、具有周期性.
两物体均做圆周运动，怎样比较它们运动的快慢？
思考
描述圆周运动快慢的物理量
5、物理意义：
1、定义：
2、公式：
3、单位：
v
=
Δt
Δs
6、瞬时线速度的方向：
矢量
?l
质点做圆周运动通过的弧长Δs和所用时间Δt
的比值叫做线速度。
描述质点沿圆周运动的快慢。
m/s
质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向。
4、数值上等于：
单位时间内转过的弧长。
v
v
v
o
定义：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。
判断：
1、匀速圆周运动是匀速运动。（
）
2、匀速圆周运动是线速度不变的运动。（
）
3、匀速圆周运动相等时间内走过的位移相同。（
）
4、匀速圆周运动相等时间内走过的路程相同。（
）
5、匀速圆周运动相等时间内平均速度相同。（
）
5、物理意义：
1、定义：
2、公式：
3、单位：
6、角速度的方向：
矢量
描述质点绕圆心转动的快慢。
高中不要求，但须知道，角速度有方向且不变。
4、数值上等于：
单位时间内转过的角度。
二、角速度
质点所在的半径转过圆心角Δθ和所用时间Δt的比值叫做角速度。
ω=
Δt
Δ
θ
Rad/s
Δ
θ
说明：匀速圆周运动是角速度不变的运动。
角度的国际制单位是：弧度
线速度与角速度的关系？
?l
Δ
θ
r
1、定义：
2、符号：
质点做圆周运动转过一周所用的时间。
T
三、周期
四、转速
3、单位：
s
1、定义：
2、符号：
质点做圆周运动单位时间内转过的圈数
n
3、单位：
r/s
(国际制)
r/min
(常用)
换算：
(另)频率：物理中，描述周期性的过程的专用物理量。
1、定义：
2、符号：
1s内完成的周期数。
f
3、单位：
（具体到圆周运动中：1s内转过的圈数）
Hz
n与f的关系：
1、定义：
在物理学中，把质点的运动轨迹是圆或圆弧的一部分的运动叫做圆周运动。
3、在圆周运动中，常见的最简单的是匀速圆周
运动。
2、圆周运动特征：
质点的轨迹是圆周或圆周的一部分、具有周期性.
总结：描述匀速圆周运动快慢的物理量
一、线速度
单位:m/s
线速度是矢量，它既有大小，也有方向
二、角速度
单位:rad/s
四、转速：n
单位：转/秒
(r/s)
或
转/分
(r/min)
三、周期:T
单位:s
另、频率:f
单位：Hz
v
=
Δt
Δs
△s=v△t
△θ=ω△t
v、ω、T、n或f
之间的关系？
1、线速度v与角速度ω的关系：
2、周期T与转速n（频率f）的关系：
3、线速度v与周期T、转速n（频率f）的关系：
4、角速度ω与周期T、转速n（频率f）的关系：
2、质点做匀速圆周运动，下列说法正确的是：
A、线速度越大，周期一定越大
B、角速度越大，周期一定越小
C、转速越大，周期一定越小
D、圆周的半径越小，周期一定越小
1、对于做匀速圆周运动的物体，下列说法正确的是
A．线速度不变.
B．角速度不变
C．转速不变
D．周期不变
6、时针、分针和秒针转动时，下列正确说法是
[　　]
A.秒针的角速度是分针的60倍　
B.分针的角速度是时针的60倍
C.秒针的角速度是时针的360倍
D.秒针的角速度是时针的86400倍
补充两类有关圆周运动的问题：
一、传动中的圆周运动速度关系。
二、圆周运动与其它运动结合。
学以致用
各种“传动”装置
o
A
B
C
一、“同轴”传动
“同轴”转动的物体具有：
相同的ω、T、n
线速度关系怎么找？
O
R
θ
R'
O'
二、“皮带”传动
“皮带传动”中：
边缘点线速等
角速度、周期、转速关系怎么找？
三、齿轮传动
四、静摩擦传动
“齿轮传动”中：
边缘点线速等
“静摩擦传动”中：
边缘点线速等
二、皮带传动
三、齿轮传动
四、静摩擦传动
边缘点
线速等
1、如图所示，皮带转动装置转动时，皮带上A、B点及轮上C点的运动情况是（
）
A．vA＝vB，vB＞vC
B．wA＝wB，vB＞vC
C．vB＝vC，wA＝wB
D．wA＞wB，
vB＝vC
A
B
C
2、如图所示，为皮带传动装置，右轮半径为r，a为它边缘上的一点，左侧是大轮轴，大轮半径为4r，小轮半径为2r，b为小轮上一点，b到小轮中心距离为r，c．d分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动中不打滑，则
A．a点与b点线速度大小相等
B．a点与b点角速度大小相等
C．a点与c点线速度大小相等
D．a点与d点角速度大小相等
3、
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，三轮边缘a、b、c三点的角速度之
比
线速度之比
。
4、如图所示，在轮B上固定有同轴小轮A，轮B
通过皮带带动轮C，皮带和两轮之间无相对滑
动，A、B、C三轮的半径依次为r1、r2和r3，
绕在A轮边的绳子一端固定在A轮边缘上，另一端系有重物P．当重物P以速度匀速下落时，C轮转动的角速度
为
．
5、一个环绕中心线AB以一定的角速度转动，P、Q为环上两点，位置如所
示，下列说法正确的是（
）
A．P、Q两点的角速度不相等
B．P、Q两点的线速度相等
C．P、Q两点的角速度之比为
∶1
D．P、Q两点的线速度之比为
∶1
6、如图所示，a、b是地球赤道上的两点，b、c是地球表面abcO上不同纬度上的两个点，若a、b、c三点随地球的自转都看作是匀速圆周运动，则下列说法中正确的是（
）
A．a
,
b
,
c三点的角速度相同
B．a、b两点的线速度相同
C．b、c两点的线速度相同
D．b、c两点的轨道半径相等
2、如图所示装置中，三个轮的半径分别为r、2r、4r，b点到圆心的距离为r，求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比。
补充两类有关圆周运动的问题：
一、传动中的圆周运动速度关系。
二、圆周运动与其它运动结合。
1、如图所示，一直径为d纸质圆筒以角速度ω绕轴O高速转动，现有一颗子弹沿直径穿过圆筒，若子弹在圆筒转动不到半周时，在筒上留下a、b两个弹孔，已知a0、b0间夹角为，则子弹的速率为
(
)
A．
B．
C．
D．
拓展：如图所示，直径为d的圆筒绕中心轴做匀速圆周运动，枪口发射的子弹速度为v，并沿直径匀速穿过圆筒。若子弹穿出后在圆筒上只留下一个弹孔，则圆筒运动的角速度为多少？
2、如图所示，半径为R的圆盘绕垂直于盘面的中心轴匀速转动，其正上方h处沿OB方向水平抛出一小球，要使球与盘只碰一次，且落点为B，则小球的初速度=
，圆盘转动的角速度ω=
。
3、如图所示，小球Q在竖直平面内做匀速圆周运动，当Q球转到图示位置时，有另一小球P在距圆周最高点为h处开始自由下落，要使两球在圆周最高点相碰，则Q球的角速度ω应满足什么条件?
5、如图3所示，在同一竖直面内A物体从a点做半径为R的匀速圆周运动，同时B物体从圆心O处自由落下，要使两物体在b点相遇，求A物体的角速度。
2、如图所示装置中，三个轮的半径分别为r、2r、4r，b点到圆心的距离为r，求图中a、b、c、d各点的线速度之比、角速度之比。
6、
雨伞边缘半径为r，且高出水平地面的距离为h，如图所示，若雨伞以角速度ω匀速旋转，使雨滴自雨伞边缘水平飞出后在地面上形成一个大圆圈，则此圆圈的半径R为多大？
h
r
练习册题目处理
11页迁移应用1：
时钟上的时针、分针和秒针在运动时的转速之比n1:n2:n3是多大?如果三针的长度之比是L1:L2:L3=1:1.5:1.5,那么三针尖端的线速度之比v1:v2:v3是多大?
12页3
汽车在公路上行驶一般不打滑，某国产轿车的车轮半径约为30
cm，当该型号的轿车在高速公路上行驶时，驾驶员面前速率计的指针指在“120
km/h”上，可估算出该车轮的转速约为
(　　)．
A．1
000
r/s
B．1
000
r/min
C．1
000
r/h
D．2
000
r/s
轮子转一周，汽车向前行驶的距离等于车轮的周长
12页4题：
如图所示，两个小球固定在一根长为L的杆的两端，绕杆上的O点做圆周运动．当小球1的速度为v1时，小球2的速度为v2，则轴心O到小球2的距离是（　　）
1
2
12页5题：
如图所示为某一皮带传动装置，主动轮的半径为r1，从动轮的半径为r2，已知主动轮做顺时针转动，转速为n，转动过程中皮带不打滑．下列说法正确的是(　　)
A．从动轮做顺时针转动　
B．从动轮做逆时针转动
C．从动轮的转速为r1/r2n　
D．从动轮的转速为
r2/r1n
13页8题
半径为R的大圆盘以角速度ω旋转，有人在盘边上P点随盘转动．他想用枪击中在盘中心的目标O，若子弹相对枪口的速度为v，则枪应（　　）
13页9题：机械手表中的时针与分针可视为匀速转动，时针与分针从第一次重合到第二次重合所经历的时间是（
）
13页10题：
收割机的拨禾轮上面通常装有4到6个压板，拨禾轮一边旋转，一边随收割机前进，压板转到下方才发挥作用，一方面把农作物压向切断口，另一方面把切下来的作物铺放在收割台上，因此要求压板运动到下方时相对于作物的速度与收割机的前进方向相反，已知收割机的前进速率为1.2
m/s，拨禾轮的直径为1.5
m，转速为22
r/min，求压板运动到最低点挤压作物的速率，装置如图所示。
8页6题无级变速是指在变速范围内任意连续地变换速度，其性能优于传统的挡位变速器，很多高档汽车都应用了“无级变速”．图所示为一种“滚轮－平盘无级变速器”的示意图，它由固定在主动轴上的平盘和可随从动轴移动的圆柱形滚轮组成．由于摩擦的作用，当平盘转动时，滚轮就会跟随转动，如果认为滚轮不会打滑，那么主动轴的转速n1
、从动轴的转速n2
、滚轮半径r以及滚轮中心距离主动轴轴线的距离x之间的关系是
(　　)．
8页8题：小明同学在学习了圆周运动的知识后，设计了一个课题，名称为：快速测量自行车的骑行速度。他的设想是：通过计算踏脚板转动的角速度，推算自行车的骑行速度。经过骑行，他得到如下的数据：在时间t内踏脚板转动的圈数为N，那么脚踏板转动的角速度=__________；为了推算自行车的骑行速度，小明测量了自行车轮的半径R，以及牙盘的齿数m和飞轮的齿数n，则自行车的骑行速度为V=___________。
小
结
一、圆周运动的有关物理量
1．线速度
(1)定义：物体通过的弧长与所用时间的比值
(2)公式：v=△l
/△t
单位：m/s
(3)物理意义：描述物体沿圆周运动的快慢
2．角速度：
(1)定义：物体的半径扫过的角度与所用时间的比值
(2)公式：ω＝△θ/△t．
单位：rad／s
(3)物理意义：描述物体绕圆心转动的快慢
3．转速和周期
二、线速度，角速度、周期间的关系
v=rω=2πr／T
ω=2π／T＝2πn
三、匀速圆周运动：
1、线速度大小不变，方向时刻变化，是变速运动
2、角速度不变,转速不变，周期不变
地球上的物体随着地球一起饶地轴自转。地球上不同纬度的物体的周期一样吗?角速度一样吗?线速度大小一样吗?
O
R
θ
R'
O'
O
R
R'
θ
O'
走过的弧长与时间的比值
转过的角度与时间的比值
转过一圈所用的时间
在1秒时间内转过的圈数
在单位时间内转过的转数
m/s
V=
s
t
rad/s
w=
φ
t
角速度
w
线速度
v
周
期
T
频
率
f
转
速
n
米/秒
弧度/秒
秒/圈
圈/秒
转/秒
时间的单位
Hz
r/s、r/m等
V=
2πR
T
w=
2π
T
V=Rw
T=
1
f
1r/s=1Hz
f
n
=
?
公式
单位
定义
名称
关
系
V=2πRf
w=2πf
=
?
2πn
2πRn
=
?
2、下列各种运动中，属于加速度不变的有（
ACD
）
A．匀加速直线运动
B．匀速圆周运动
C．平抛运动
D．竖直上抛运动
3、一个质点做匀速圆周运动的过程中（BCD
）
A．它的线速度不变
B．它的角速度不变
C．它的转速不变
D．它运动的周期不变
4、质点做匀速圆周运动，则（
BC
）
A．在任何相等的时间里，质点的位移都相等
B．在任何相等的时间里，质点通过的路程都
相等
C．在任何相等的时间里，连接质点和圆心的半径转过的角度都相等
D．匀速圆周运动是变速运动
2.半径为r和R的圆柱体靠摩擦传动，已知R＝2r，A、B分别在小圆柱与大圆柱的边缘上，O2C＝r，如图，若两圆柱之间没有打滑现象，则vA∶vB∶vC
＝
，ωA∶ωB∶ωC＝
．
匀速圆周运动的特点：
1、线速度大小不变，方向一直在变
2、角速度、周期、频率和转速都不变。
注：匀速圆周运动是角速度不变的运动！
匀速圆周运动是周期不变的运动！
当V一定时，ω与r成反比
当ω一定时，V与r成正比
当r一定时，V与ω成正比
关于Ｖ＝ωr的讨论：
根据上面的公式，得出速度Ｖ与角速度ω成正比，你同意这种说法吗？请说出你的理由．
小结：
补充两类有关圆周运动的问题：
一、传动中的圆周运动速度关系。
二、圆周运动与其它运动结合。
1、比较图中A、B、C三点线速度的的大小关系
A
B
C
B
A
C
3、如图所示，球体绕中心线OO’转动，则下列说法中正确的是(
)
A．A、B两点的角速度相等
B．A、B两点的线速度相等
C．A、B两点的转动半径相等
D．A、B两点的转动周期相等