内容正文:
5.4 圆周运动
学习目标
知识与技能
1、理解线速度的概念,知道它就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度;理解角速度和周期的概念,会用它们的公式进行计算。
2、理解线速度、角速度、周期之间的关系:v=ωr=2πr/T
3、理解匀速圆周运动是变速运动。
观察
质点的运动轨迹是圆或圆的一部分的运动叫做圆周运动
讨论:
如何描述自行车的链轮、飞轮和后轮运动情况?
链轮
飞轮
后轮
思考
两物体均做圆周运动,怎样比较它们运动的快慢?
比较物体在一段时间内通过的圆弧的长短
比较物体在一段时间内半径转过的角度
比较物体转过一圈所用时间
比较物体在一段时间内转过的圈数
描述圆周运动快慢的物理量
1、物理意义:描述质点沿圆周运动的快慢。
2、定义:质点做圆周运动通过的弧长 Δl 和所用时间 Δt 的比值叫做线速度的大小。
3、大小:
4、单位:m/s
5、方向:质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向。
Δl是弧长并非位移
当Δt 趋近零时,弧长Δl 就等于物体的位移,式中的v ,就是直线运动中学过的瞬时速度.
矢量
∆l
∆t
v =
Δt
Δl
任取两段相等的时间,比较圆弧长度
匀速圆周运动
任意相等时间内通过的圆弧长度相等
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的
匀速圆周运动是变速运动!
o
v
速率不变
是线速度大小不变的运动!
v
v
匀速圆周运动是角速度不变的运动!
O
1、物理意义:
描述质点绕圆心转动的快慢。
2、定义:质点所在的半径转过的角度Δθ和所用时间Δt的比值叫做角速度。
3、公式:
Δθ采用弧度制
4、单位:弧度/秒 rad/s 或 s -1
Δθ
ω=
Δt
Δ
θ
角度制和弧度制
2、弧度制:
相当于将圆周等分成2π等份,每一等份对应的圆心角大小为1弧度。
o
A
B
r
θ
l
1、角度制:
将圆周等分成360等份,每一等份对应的圆心角定义为1度。
圆心角θ的大小可以用弧长和半径的比值来描述,这个比值是没有单位的,为了描述问题的方便,我们“给”这个比值一个单位,这就是弧度(rad).
练习:1800对应多少弧度? 900对应多少弧度?
3、角速度的单位: 弧度/秒rad/s 或 s-1
R
l
=
=
半径
弧长
q
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!
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!
描述圆周运动快慢的物理量
n
r/s或r/min
描述物体做圆周运动的快慢
物体运动一周所用的时间
T
s
Hz或s-1
物体在单位时间所转过的圈数
f
物体在单位时间所转过的圈数
匀速圆周运动是 周期、频率、转速都不变的运动!
周期 频率 转速
定义
符号
单位
物理意义
关系
n = f =
T
1
1、做匀速圆周运动的物体,线速度 不变,
时刻在变,线速度是 (恒量或变量),
匀速圆周运动的性质是 ,
匀速的含义是 。
大小
方向
变量
变速曲线运动
线速度的大小不变
练习
2、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
练习
思考
线速度、角速度与周期的关系?
设物体做半径为 r 的匀速圆周运动:
线速度与周期的关系:
角速度与周期的关系:
v =
T
2πr
ω=
T
2π
思考
线速度与角速度的关系?
设物体做半径为r的匀速圆周运动,在Δt内通过的弧长为Δl ,半径转过的角度为Δθ
由数学知识得Δl = rΔθ
v =ωr
v = = =ωr
Δt
Δl
Δt
rΔ
θ
Δ
θ
∆l
r
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
小结:
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
1、圆周运动的概念
3、匀速圆周运动的特点及性质
2、描述圆周运动的几个物理量及其关系
4、两个重要的结论
v =