第6章 第1节 圆周运动（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册（人教版2019）

第1节　圆周运动 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1．认识圆周运动、匀速圆周运动的特点，了解转速和周期的意义。 2．理解线速度的物理意义，知道匀速圆周运动中线速度的特点。 3．理解角速度的物理意义，掌握线速度和角速度的关系 掌握描述圆周运动快慢物理量及它们之间的关系 通过实例分析，了解圆周运动在生产生活中的应用，体会物理学与生产生活的紧密联系 [对应学生用书P28] 知识点一 线速度 1．定义：物体沿圆弧运动，在某时刻t经过A点，现在取一段很短的时间Δt，物体在这段时间内通过的弧长为Δs，弧长Δs与时间Δt之比反映了物体在A点附近运动的快慢，通常把它称为线速度，用符号v表示。 2．表达式：v＝❶。 3．方向：线速度的方向为物体做圆周运动时该点的切线方向。 4．匀速圆周运动 (1)圆周运动：轨迹为圆周或一段圆弧的机械运动。 (2)定义：如果物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫作匀速圆周运动❷。 (3)性质：匀速圆周运动的线速度方向是时刻变化的，所以它是一种变速运动，这里的“匀速”是指速率不变。 1．做匀速圆周运动的物体，相同时间内位移相同。(　　×　　) 2．做匀速圆周运动的物体，其线速度大小不变。(　　√　　) 3．匀速圆周运动是一种匀速运动。(　　×　　) 知识点二 角速度 1．定义：物体在Δt时间内从A运动到B，半径OA在这段时间内转过的角Δθ❸与所用时间Δt之比叫作角速度，用符号ω表示。 2．表达式：ω＝。 3．单位：在国际单位制中，时间的单位是秒，角的单位是弧度，符号是rad，所以角速度的单位是弧度每秒，符号是rad/s。在运算中，角速度的单位可以写成s－1。 4．匀速圆周运动是角速度❹不变的圆周运动。 知识点三 周期与转速 1．周期：做匀速圆周运动的物体，运动一周所用的时间，叫作周期，用T表示。周期的单位与时间的单位相同。 2．转速❺：技术中常用转速来描述物体做圆周运动的快慢。转速是指物体转动的圈数与所用时间之比，并用符号n表示，转速的单位为转每秒(r/s)或转每分(r/min)。这两个单位都不是国际单位制中的单位，运算时往往要把它们换算成弧度每秒。 3．周期和转速的关系：T＝(其中n的单位为r/s)。 4．频率：周期的倒数叫频率，用f表示，单位为Hz。 知识点四 线速度与角速度的关系 1．在圆周运动中，线速度的大小等于角速度的大小与半径的乘积。 2．公式：v＝ωr。 1．做匀速圆周运动的物体，周期越大，角速度越小。(　　√　　) 2．做匀速圆周运动的物体，其角速度不变。(　　√　　) 3．做匀速圆周运动的物体，转速越大，角速度越大。(　　√　　) 批注❶：当Δt很小很小时(趋近零)，弧长Δs就近似等于物体的位移，式中的v就是直线运动中学过的瞬时速度，也是物体做圆周运动时在该位置的速度，因此线速度为瞬时速度。 批注❷：匀速圆周运动的另一种表述：物体做圆周运动时，如果在任意相等的时间内通过的圆弧长度相等，那么这种运动就叫作匀速圆周运动。 批注❸：用弧长与半径之比度量对应圆心角角度的方式，叫作弧度制。 批注❹：角速度是矢量，高中阶段不研究角速度的方向，只要明确匀速圆周运动中角速度的方向不变即可。 批注❺：在实际应用中“转速”使用比较多。发电机、电动机转动的快慢就是用转速来表示的。转速也是计算机硬盘和光驱性能的重要指标。 [对应学生用书P30] 探究点一　线速度和匀速圆周运动　(运动观念之形成) ►情境探究 鞭梢运动得快还是鞭尾运动得快？鞭子在做圆周运动吗？ 提示：鞭梢运动得快。鞭子不做圆周运动，鞭子上的点做圆周运动。 ►探究归纳 1．圆周运动和匀速圆周运动 (1)圆周运动：如果物体运动的轨迹是圆，物体做的就是圆周运动。 (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。 (3)匀速圆周运动：任意相等时间内通过的圆弧长度相等。 2．线速度 (1)定义式：v＝。 (2)线速度的方向：质点在圆周某点的线速度方向是沿轨迹上该点的切线方向。 (3)物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢。 ►对点例练 (2021·四川泸州高一下期末)陀螺是民间流传下来的娱乐工具之一，在我国有四五千年的历史，至今仍受广大群众喜爱。如图所示的陀螺，从上往下看(俯视)，若陀螺立在某一点逆时针匀速转动，此时滴一滴墨水到陀螺上，则被甩出的墨水径迹可能是(　　) C　解析：陀螺匀速转动时，其上各点做匀速圆周运动，所以边缘上的墨水应沿切线方向飞出，故A、B错误；陀螺立在某一点逆时针匀速转动，墨水滴的方向要与沿逆时针方向的切线一致，故C正确，D错误。 [练1]　 (2021·福建长汀河田中学高一下期中)关于匀速圆周运动