2.1匀速圆周运动 课件-2022-2023学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

粤教版 ∙ 高中物理必修第二册 课件制作：申松柏 第二章 圆周运动 第一节 匀速圆周运动 物体沿着圆形轨迹所做的运动是一种常见的运动，物体上的任意一点都会绕某个轴心转动。且该点转动一圈后，其划过的轨迹是一个圆。 一、圆周运动 如果质点的运动轨迹是圆，那么这一质点的运动就称为圆周运动。 观察与思考: 观察下图中钟表的秒针、电风扇叶片、摩天轮、齿轮的运动轨迹，并说明这些物体的运动有什么特点? 课件制作：申松柏 观察与思考：两物体均做圆周运动，怎样比较它们运动的快慢？ 比较方法： ①比较物体在一段时间内通过的圆弧的长短 ②比较物体在一段时间内半径转过的角度大小 ③比较物体转过一圈所用时间的多少 ④比较物体在一段时间内转过的圈数 课件制作：申松柏 实验·探究: 如图所示，仔细观察自行车车轮同一辐条上的A、B两点，思考下列问题: 如何判断在圆周轨道上 A、B两点哪点运动得更快? 1、线速度 实验·总结: 观察车轮转动，同一辐条上A、B两点在相同时间内绕轴心转过的角度一样，但点A通过的弧长比点B通过的弧长更长。 二、圆周运动的描述 类比瞬时速度的定义，在一段很短的时间内，某点转过的弧长为，则反映了该点沿圆周运动的快慢，称为线速度，用v表示，即 课件制作：申松柏 由上式可知，点A的线速度大于点B的线速度。 如果做圆周运动的质点线速度的大小不随时间变化，这种运动称为匀速圆周运动。 当t 足够小时，弧长l与质点的位移s近似相等，如图所示，此时线速度实际上就是我们在直线运动中学过的瞬时速度。 质点做匀速圆周运动时，线速度的大小不变，此时线速度的大小v可以用质点通过的弧长l与通过这段弧长所用时间t之比来表示，即： 课件制作：申松柏 线速度是矢量，既有大小，又有方向。 圆周运动也是曲线运动，因此线速度的方向沿着圆周该点的切线方向，如图所示。 注意：线速度的方向时刻变化，所以匀速圆周运动中的"匀速"指的是速率不变。 课件制作：申松柏 观察现象：如上图所示，当自行车车轮转动时，在同一辐条上的各点虽然线速度不同，但是在相同的时间内转过的角度相等。 2、角速度 为了表示圆周运动的这一特征，需要引入一个新的物理量——角速度。 如图所示，在一段很短的时间△t 内，半 径OA转过的角度为△θ，反映了质点绕圆心转动的快慢，称为角速度，用符号表示， = 课件制作：申松柏 物体做匀速圆周运动时，角速度不变，此时角速度的大小可以用质点所在半径转过的角度θ与所用时间t之比来表示，即 角速度的单位由角度和时间的单位决定。 在国际单位制中，角速度的单位是弧度每秒，符号是rad/s 课件制作：申松柏 匀速圆周运动还有一个重要特征：它是一种周期性运动，即圆周上任意点每经过一定的时间，又回到原来的位置，其线速度的大小和方向也与原来的大小和方向一样。 因此，我们还可以引入一个物理量来描述匀速圆周运动的快慢——周期。 我们把物体转过的圈数与所用时间之比称为转速，用符号n表示。 3、周期 4、转速 做匀速圆周运动的质点，运动一周所用的时间称为周期，用符号T表示。 周期的单位与时间的单位相同。 转速的单位是转每秒，符号是r/s;或者转每分，符号是r/min。 在生产和生活中，我们常用转速来描述匀速圆周运动的快慢，如发电机、电动机、计算机硬盘等设备转动的快慢就常用转速来表示。 课件制作：申松柏 设某一质点沿半径为r的圆周做匀速圆周运动，在一个周期T内、做匀速圆周运动的质点通过的弧长为2πr，转过的角度为2π，则 线速度的大小与周期的关系为 角速度的大小与周期的关系为 由上面两个公式，可得线速度与角速度的关系为 三、线速度、角速度和周期的关系 课件制作：申松柏 线速度与角速度之间的关系𝒗=𝝎𝒓 讨论: ①当r一定时，v与成正比； ②当一定时，v与r成正比； ③当v一定时，与成正比、与r成反比。 课件制作：申松柏 观察与思考：月亮绕地球运动，地球绕太阳运动，这两个运动都可以看成匀速圆周运动，怎样比较这两个圆周运动的快慢？ 请看下面地球和月亮的“对话”。 地球说：你怎么走得这么慢？我绕太阳运动1s要走29.79km，你绕我运动1s才走1.02km。 月亮说：不能这样说吧？你一年才绕一圈，我27.3天就绕了一圈，到底谁转得慢？是地球说得对还是月亮说得对？ 提示：都对。 如果比较线速度，则地球绕太阳圆周运动的线速度大，月球绕地球圆周运动的线速度小，地球快。 如果比较角速度和周期 ，则地球的角速度小，周期长，故月球快。 课件制作：申松柏 例题 如图，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＝1min＝60s 分针的周期T分＝1h＝3600s 由ω＝ 得 课件制作：申松柏 描述匀速圆