内容正文:
第六章
圆周运动
1.圆周运动
学习目标 核心素养
1.会用线速度、角速度、周期、转速描述圆周运动。
2.知道线速度、角速度、周期、转速之间的关系。
3.知道匀速圆周运动的定义。
4.掌握同轴传动和皮带传动的特点,分析比较各物理量。 1.科学思维
(1)圆周运动模型;
(2)同轴传动如皮带传动模型;
(3)控制变量法分析问题;
(4)极限思维法。
2.关键能力
(1)物理建模能力;
(2)极限思维能力。
1.圆周运动
[对应学生用书第23页]
一、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=弧长 。
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 切线方向 。
弧长
时间
运动
切线方向
1.圆周运动
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 变化 的,因此它是一种 变速 运动。
处处相等
变化
变速
二、角速度
1.定义:连接物体与圆心的半径转过的 角度 与所用 时间 之比,ω= 时间 。
2.意义:描述物体绕圆心 转动 的快慢。
3.单位:弧度每秒,符号是 rad/s 或 rad·s-1 。
角度
时间
转动
rad/s
rad·s-1
1.圆周运动
转速 周期
定义 转动圈数与所用时间之比 运动一周所用的 时间
符号 n T
单位 转每秒(r/s)
转每分(r/min) 秒(s)
物理意义 描述物体做匀速圆周运动时转动的快慢
联系 n的单位是r/s时,T=
时间
4.转速与周期
1.圆周运动
三、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的大小与半径的 乘积 。
2.关系式: v=ωr 。
乘积
v=ωr
1.圆周运动
1.判断下列说法的正误(正确的画“√”,错误的画“×”)。
(1)做圆周运动的物体,其速度一定是变化的。 ( √ )
(2)圆周运动线速度公式v=中的Δs表示位移。 ( × )
(3)做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的弧长相等。 ( √ )
(4)做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的位移相同。 ( × )
(5)匀速圆周运动是一种匀速运动。 ( × )
√
×
√
×
×
1.圆周运动
2.甲、乙两物体都做匀速圆周运动,则下列说法中正确的是 ( )
A.若它们的线速度相等,角速度也一定相等
B.若它们的角速度相等,线速度也一定相等
C.若它们的周期相等,角速度也一定相等
D.若它们的周期相等,线速度也一定相等
1.圆周运动
解析 由公式v=ωr知,当甲、乙两物体的半径r相等时,才满足线速度相等,角速度一定相等,或角速度相等,线速度一定相等,故A、B错误;由公式T=知,当半径r相等时,才能满足周期相等,线速度一定相等,故D错误;由公式T=知,周期相等时,角速度也一定相等,故C正确。
答案 C
1.圆周运动
[对应学生用书第24页]
要点一 描述圆周运动的物理量
如图所示为自行车的车轮,A、B为辐条上的两点,当它们随轮一起转动时,回答下列问题:
(1)指出A、B两点的速度方向。
1.圆周运动
(2)A、B两点在相同的时间内沿圆弧运动的轨迹长度相同吗?哪个运动得快?
(3)如果B点在任意相等的时间内转过的弧长相等,B做匀速运动吗?
提示 (1)两点的速度方向均沿各自圆周的切线方向。
(2)B运动的轨迹长,B运动得快。
(3)B运动的速率不变,但B运动的方向时刻变化,故B做非匀速运动。
1.圆周运动
1.各物理量之间的关系
1.圆周运动
2.各物理量之间关系的理解
(1)角速度、周期、转速之间关系的理解:物体做匀速圆周运动时,由ω==2πn知,角速度、周期、转速三个物理量,只要其中一个物理量确定了,其余两个物理量也唯一确定了。
(2)线速度与角速度之间关系的理解:由v=ω·r知,r一定时,v∝ω;v一定时,ω∝;ω一定时,v∝r。
1.圆周运动
[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。
1.圆周运动
[解析] (1)依据线速度的定义式v=可得,
v== m/s=10 m/s。
(2)依据v=ωr可得,
ω== rad/s=0.5 rad/s。
(3)T== s=4π s。
[答案] (1)10 m/s (2)0.5 rad/s (3)4π s
1.圆周运动
某兴趣小组走访了当地的某品牌汽车4S店后得知:汽车在公路上行驶一般不打滑,轮子转一周,汽车向前行驶的距离等于车轮的周长,该品牌