6.1圆周运动（课件）-2022-2023学年高一物理同步精品课堂（人教版2019必修第二册）

6.1圆周运动 第六章 圆周运动 晓峰物理 将自行车后轮架起，转动脚踏板，注意观察：大、小两个齿轮边缘上的点，哪个运动得更快些？同一个齿轮上到转轴的距离不同的点，哪个运动得更快些？你能说出判断运动快慢的依据吗？ 情景引入 一、圆周运动 电风扇叶片绕中间轴转动 时钟的指针绕中间轴转动 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。 二、描述圆周运动的物理量 如图，二个小球均做圆周运动，如何比较它们运动的快慢呢？ 做圆周运动的物体，通过的弧长Δs和所用时间Δt之比，反应了物体在A点附近运动的快慢。 ∆t ∆s A B O O 如果Δt非常非常小，就可以表示物体在A点时运动的快慢，通常把它称为线速度的大小。 线速度 大小： 方向： Δt 足够小时，弧 AB 与线段 AB 几乎没有差别，此时，弧长 Δs 也就等于物体由 A 到 B 的位移 Δl 的大小。线速度实际上就是我们在直线运动中已经学过的瞬时速度，不过现在用来描述圆周运动而已。 质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向。 二、描述圆周运动的物理量 表示单位时间内半径转过的角度 定义式： 单位：弧度/秒（rad/s ） 角速度的定义：圆周运动中，运动质点和圆心的连线（半径）转过的角度Δθ和所用时间Δt的比值叫做质点运动的角速度 物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢。 如果物体和圆心的连线在一段时间Δt内转过的角度Δ 越大，那么就表示运动得越快 角速度 二、描述圆周运动的物理量 二、描述圆周运动的物理量 定义 符号 单位 意义 关系 物体在单位时间所转过的圈数 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 物体在单位时间所转过的圈数 T f s Hz或s-1 转速 周期 频率 频率越高表明物体运转得越快！ 转速n越大表明物体运动得越快！ 周期和转速 二、描述圆周运动的物理量 几个物理量之间的关系 设物体做圆周运动的半径为r，由A运动到B的时间为Δt，AB弧的弧长为Δs，AB弧对应的圆心角为Δθ。 当Δθ以弧度为单位时， 三、匀速圆周运动 线速度 任意相等时间内通过的圆弧长度相等。 ∆s ∆s t t 匀速圆周运动 大小处处相等的圆周运动 方向时刻改变 角速度 任意相等时间内转过的角度相等。 角速度不变的圆周运动 一个小孩坐在游乐场的旋转木马上，绕中心轴在水平面内做匀速圆周运动，圆周的半径为4.0m。当他的线速度为2.0m/s时，他做匀速圆周运动的角速度是多少？周期是多少？ 分析:已知小孩做匀速圆周运动的半径和线速度，可以根据线速度、角速度、周期之间的关系，求出他做匀速圆周运动的角速度和周期。 解：当小孩的线速度为2.0m/s时，他做匀速圆周运动的角速度 ω＝v/r＝2.0/4.0rad/s＝0.5rad/s 他做匀速圆周运动的周期T＝2πr/v＝2π×4.0/2.0s＝12.6s 当小孩的线速度为2.0m/s时，他做匀速圆周运动的角速度是0.5rad/s，周期是12.6s。 课本例题 四、传动和同轴转动 啮合传动、摩擦传动 传动轮：两轮边缘各点线速度大小相等，即vA＝vB。 四、传动和同轴转动 同轴转动 同轴转动：绕同一转轴转动的物体，角速度相同，ωA＝ωB，由v＝ωr知v与r成正比。 【例题1】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，三个轮的半径关系是rA＝rC＝2rB。若皮带不打滑，求A、B、C三轮边缘上a、b、c三点的线速度之比和角速度之比。 a、b两点由皮带相连，线速度大小相等，va＝vb； b、c两点绕同一轮轴转动，角速度相等，ωb＝ωc， 由v＝ωr，比较b、c两点的线速度， vb∶vc＝rB∶rC＝1∶2； 因此va∶vb∶vc＝1∶1∶2。 由v＝ωr比较a、b两点的角速度， ωa∶ωb＝rB∶rA＝1∶2； 因此ωa∶ωb∶ωc＝1∶2∶2。 典例解析 【例题2】如图所示， 是一对相互啮合的锥形齿轮，小齿轮绕轴O1O2转动，齿数为14，大齿轮在小齿轮地带动下绕轴O3O4转动，齿数为28，设大、小齿轮的角速度大小分别为ω1、ω2，大、小齿轮边缘处的线速度大小分别为v1、v2，则 (　　） A．ω1∶ω2＝1∶2 B．v1∶v2＝2∶1 C．若沿O1O2方向看，小齿轮逆时针转动，则沿O3O4方向看，大齿轮逆时针转动 D．若沿O3O4方向看，大齿轮顺时针转动，则沿O1O2方向看，小齿轮顺时针转动 齿轮传动过程中，大、小齿轮边缘处的线速度大小相等，即v1＝v2，故B错误；根据v＝ωr可知，线速度一定时，其角速度与半径成反比，半径与齿数成正比，则有ω1∶ω2＝14∶28＝1∶2，故A正确；若沿O1