内容正文:
1.圆周运动
1.知道什么是匀速圆周运动,知道匀速圆周运动是变速运动。
2.理解线速度、角速度、转速、周期等概念,会对它们进行定量计算。
3.理解掌握v=ωr和ω=2πn等公式。
4.熟悉同轴转动和皮带传动的特点。
5.理解匀速圆周运动的多解问题。
1.线速度
(1)定义:物体做圆周运动通过的。
弧长与所用时间之比,v=
(2)意义:描述做圆周运动的物体运动的快慢。
(3)方向:线速度是矢量,方向为物体做圆周运动时该点的垂直。
切线方向,与半径
(4)匀速圆周运动
①定义:沿着圆周运动,并且线速度大小处处相等的运动。
②性质:线速度的方向是时刻速率不变。
变速运动,“匀速”是指变化的,所以是一种
2.角速度
(1)定义:物体做圆周运动转过的。
角度与所用时间之比,ω=
(2)意义:描述做圆周运动的物体绕圆心转动的快慢。
(3)单位
①角的单位:弧度,符号是rad。
②角速度的单位:弧度每秒,符号是s-1。
rad/s或
(4)匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动。
3.周期
(1)周期T:做匀速圆周运动的物体,运动一周所用的秒(s)。
时间,单位:
(2)转速n:物体转动的转每分(r/min)。
转每秒(r/s)或圈数与所用时间之比,单位:
(3)周期和转速的关系:(n单位是r/s)。
T=
(4)周期和角速度的关系:。
T=
4.线速度与角速度的关系
(1)在圆周运动中,线速度的大小等于半径的乘积。
角速度的大小与
(2)公式:v=ωr。
判一判
(1)做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的弧长相等。( )
(2)做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的位移相同。( )
(3)匀速圆周运动是一种匀速运动。( )
提示:(1)√ 做匀速圆周运动的物体,线速度大小处处相等,根据Δs=vΔt,相等时间内通过的弧长相等。
(2)× 做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的位移大小相等,但方向可能不同。
(3)× 匀速圆周运动的线速度方向是时刻变化的,故是一种变速运动。
想一想
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?
提示:秒针的周期T秒=1 min=60 s,分针的周期T分=1 h=3600 s。
由ω=。== 得
课堂任务 描述圆周运动的物理量及其关系
仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。
活动1:闹钟和手表谁对?为什么?
提示:都对。比较的内容不一样,闹钟比的是线速度,手表比的是角速度,线速度闹钟的大,角速度两者相等。
活动2:闹钟所说的线速度是怎么得出的?利用手表的数据可以算出什么物理量?
提示:闹钟所说的线速度是根据v=,Δθ是秒针针尖在Δt时间转过的弧度。计算出来的,Δs是秒针针尖在Δt时间转过的弧长。根据手表所说的秒针针尖转一周的时间可以计算其角速度,角速度ω=
活动3:线速度和角速度有什么关系?
提示:设物体做圆周运动的半径为r,Δt时间内转过的弧长为Δs,弧长对应的圆心角为Δθ(单位:rad),则Δs=rΔθ。而物体做圆周运动的线速度v=,代入上式可得到:v=rω。,角速度ω=
活动4:讨论、交流、展示,得出结论。
1.描述圆周运动的物理量及其关系汇总
2.线速度与角速度的关系的理解
(1)线速度的大小描述了做圆周运动的物体沿着圆弧运动的快慢,角速度的大小描述了物体与圆心连线扫过角度的快慢。
(2)由v=rω知,r一定时,v∝ω;v一定时,ω∝;ω一定时,v∝r。
3.对匀速圆周运动的理解
(1)“匀速”的含义:
①线速度v的大小不变,即速率不变。
②转动角速度ω不变。
(2)F合≠0,a≠0:由于匀速圆周运动是曲线运动,速度的方向时刻发生变化,故匀速圆周运动是变速运动,其合外力和加速度一定不为零。
例1 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,试求该物体做圆周运动时,
(1)线速度的大小;
(2)角速度的大小;
(3)周期的大小。
(1)线速度、角速度、周期的定义式各是什么?
提示:v=。
;T=;ω=
(2)线速度、角速度、周期的关系式是什么?
提示:v=ωr,T=。=
[规范解答] (1)依据线速度的定义式v=可得:
v= m/s=10 m/s。
=
(2)依据v=ωr得:ω= rad/s=0.5 rad/s。
=
(3)依据ω= s=4π s。
=得:T=
[完美答案] (1)10 m/s (2)0.5 rad/s (3)4π s
匀速圆周运动快慢的描述
物体在做匀速圆周运动时(设其轨道半径为r),可以用线速度v、角速度ω、周期T、转速n来描述其运动的快慢。这些物理量之间的关系可以从它们的定义出发得到:v==2πn。=ωr=2πnr,ω=
关于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是( )
A.因为在相等的时间内通过的圆弧长度相等,所以线