第3章 第1节 匀速圆周运动快慢的描述-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习全书word（鲁科版）

第1节　匀速圆周运动快慢的描述 学习目标 课标解读 1.知道什么是圆周运动,知道什么是匀速圆周运动,理解匀速圆周运动的特点。 2.理解线速度、角速度、周期、转速等概念,会对它们进行定量计算。 3.掌握线速度、角速度与周期之间的关系。 4.掌握常见传动装置的特点 1.利用圆周运动、匀速圆周运动、线速度、角速度、周期、转速等概念在头脑中的提炼的过程,培养学生的物理观念。 2.利用线速度、角速度与周期之间的关系解决问题,分析常见传动装置的特点,培养学生的科学思维 一、线速度 1.匀速圆周运动:在任意相等时间内通过的弧长都相等的圆周运动。 2.线速度 (1)定义:物理学中,将做匀速圆周运动的物体上某点通过的弧长s与所用时间t之比称为匀速圆周运动的线速度,用符号v表示。 (2)公式:v=。 (3)方向:线速度是矢量,不仅有大小,而且有方向,其方向总是沿圆周的切线方向。 二、角速度 1.定义:物理学中,半径转过的角度与所用时间t之比称为匀速圆周运动的角速度,用符号ω表示。 2.公式:ω=。 3.单位:国际单位是弧度每秒,符号是rad/s。 4.特点:对某一确定的匀速圆周运动,角速度是不变的。 三、周期、频率和转速 1.周期:周期性运动每重复一次所需要的时间,用符号T表示。 2.频率(f):运动重复的次数与这段时间之比,用符号f表示。国际单位是赫兹,符号为Hz。 3.周期和频率的关系:f=。 4.转速(n):物体一段时间内转过的圈数与这段时间之比,用符号n表示。单位是转每秒(r/s)或转每分(r/min)。 四、线速度、角速度和周期的关系 1.线速度与周期的关系:v=。 2.角速度与周期的关系:ω=。 3.线速度与角速度的关系:v=rω。 1.思考判断 (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s表示位移。(　×　) (3)匀速圆周运动的角速度保持不变。(　√　) (4)转速越大,周期一定越大。(　×　) (5)在匀速圆周运动中,线速度v与角速度ω成正比。(　×　) 2.思维探究 (1)匀速圆周运动是匀速运动吗?为什么? 答案:不是。虽然线速度大小不变,但方向时刻发生变化,即速度发生变化。 (2) 拍苍蝇与物理有关。市场上出售的蝇拍(如图所示)把长约30 cm,拍头长12 cm、宽10 cm,这种拍的使用效果往往不好,拍未到,蝇已飞。有人将拍把增长到 60 cm,结果是打一个准一个,你能解释其原因吗? 答案:人转动手腕的角速度是有限的,可认为不变。由v=rω 知,当增大转动半径(即拍把长)时,如由30 cm增大到60 cm,则拍头速度增大为原来的2倍,使用效果较好。 要点一　对线速度、角速度与匀速圆周运动的理解 如图所示,A、B为自行车的车轮上的两点,当车轮转动时,回答下列问题: (1)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? (2)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? (3)匀速圆周运动的线速度是不变的吗?匀速圆周运动的“匀速”同匀速直线运动的“匀速”一样吗? 答案:(1)不同。B运动的轨迹长,B沿圆弧运动得快。 (2)B运动的方向时刻变化,故B做非匀速运动。 (3)质点做匀速圆周运动时,线速度的大小不变,方向时刻在变化,因此,匀速圆周运动不是线速度不变的运动,只是速率不变,是变速曲线运动。而匀速直线运动中的“匀速”指的是速度不变,二者并不相同。 1.对线速度的理解 概念 线速度是物体做圆周运动的瞬时速度,线速度越大,物体沿圆弧运动得越快 标矢 性 线速度是矢量,线速度的方向沿圆周的切线方向 大小 当t非常非常小时,v=可以理解为某点(或某时刻)的线速度大小(s为时间t内通过的弧长) 2.对角速度的理解 概念 角速度描述做圆周运动的物体绕圆心转动的快慢,角速度越大,物体绕圆心转动得越快 大小 ω=,为时间t内物体与圆心的连线转过的角度 3.对匀速圆周运动的理解 运动中的 不变量 (1)速度的大小不变,即速率不变。 (2)转动快慢不变,即角速度、周期、转速都不变 运动中的 变化量 (1)速度方向时刻变化(沿着圆周的切线方向)。 (2)一定是变速运动 [例1] (多选)某物体做匀速圆周运动,下列说法正确的是(　BD　) A.在任何时间间隔内,物体运动的平均速度都相同 B.在任何相等的时间间隔内,连接物体和圆心的半径转过的角度都相等 C.该物体的速度大小不变,因而加速度为零,故它处于平衡状态 D.该物体的速度方向改变,因而具有加速度,故它的合力不等于零 解析:做匀速圆周运动物体的速度大小不变,但速度方向时刻改变;平均速度是矢量,不同的时间间隔(或不同过程)内位移大小、方向一般不同,即平均速度的大小、方向不一定