第五节 匀速圆周运动（课件）-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版机械建筑类）

主题二：运动和力 第五节 匀速圆周运动 【情境引入】 在游乐场乘坐摩天轮时，人随摩天轮运动，轨迹为圆周。我们把这类轨迹为圆周或一段圆弧的机械运动称为圆周运动。和抛体运动一样，圆周运动也是一种常见的曲线运动。日常生活中，电风扇工作时叶片上的点、时钟指针的尖端、田径场弯道上赛跑的运动员等，都在做圆周运动。 质点在做圆周运动时，如果任意相等时间内通过的圆弧长度相等，这种运动就称为匀速圆周运动。匀速圆周运动和质点一样，都是理想模型。 一、匀速圆周运动 二、周期和频率 (1)做匀速圆周运动的物体，如果转过一周所用的时间越少，那么就表示运动得越快。 1.周期(T)：表示运动一周所用的时间 (2)匀速圆周运动是周期不变的运动 2.频率(f): 周期的倒数,表示一秒内转过的圈数 频率： 频率越高表明物体转动得越快！ 3.转速(n)：单位时间内转过的圈数叫转速 转速n越大表明物体运动得越快！ 周期 频率 转速 符号 单位 物理意义 关系 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 T s Hz或s-1 n = f = T 1 物体在单位时间所转过的圈数 f 物体在单位时间所转过的圈数 定义 三、线速度 1、物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢。 2、定义：质点做圆周运动通过的弧长 ΔS和所用时间 Δt 的比值叫做线速度的大小。 3、大小： 4、单 位：m/s v = Δt ΔS 5、方向：质点在圆周某点的瞬时线速度方向沿圆周上该点的切线方向。 ∆S ∆l 比值法定义 自行车前进时，由于链条不可伸长，也不会脱离齿轮打滑，因而大、小齿轮边缘的点在相等时间内通过的弧长是相等的，即线速度大小相等。 但同时也可注意到，由于两个齿轮的半径不同，相等时间内它们转过的角度不同。我们引入角速度这个物理量来描述做圆周运动的物体绕圆心转动的快慢。 匀速圆周运动是 角速度不变的运动 1、物理意义：描述质点绕圆心转动的快慢。 2、定义：质点所在的半径转过的角度Δθ和所用时间Δt的比值叫做角速度。 3、公式： ω= Δt Δ θ 4、单 位：弧度/秒 rad/s 或 rad•s -1 四、角速度 Δθ采用弧度制 五、线速度、角速度、周期的关系 设物体做半径为r的匀速圆周运动，在Δt内通过的弧长为Δl ，半径转过的角度为Δθ 由数学知识得Δl = rΔθ v = = = rω Δt Δl Δt rΔ θ v = rω ∆l Δ θ r 设物体做半径为 r 的匀速圆周运动： v = T 2πr 线速度与周期的关系： 角速度与周期的关系： ω= T 2π 五、线速度、角速度、周期的关系 ∆l Δ θ r 答案：　C 六、传送带传动 齿轮传动 六、传送带传动 齿轮传动 七、向心力 大量实例都表明：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心。这个指向圆心的力就叫作向心力，符号Fn ②向心力的作用：只改变线速度的方向不改变速度大小（对于做匀速圆周运动的物体，物体的速度大小不发生改变，因此，所受合力只改变速度的方向。） ①大小不变，方向时刻发生变化（始终指向圆心且与速度方向垂直），是变力 八、探究向心力大小与哪些因素有关 匀速转动手柄1，可以使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5随之匀速转动，槽内的小球也随着做匀速圆周运动。使小球做匀速圆周运动的向心力由横臂6的挡板对小球的压力提供。球对挡板的反作用力，通过横臂的杠杆作用使弹簧测力套筒7下降，从而露出标尺8。根据标尺8上露出的红白相间等分标记，可以粗略计算出两个球所受向心力的比值。 请你用上面介绍的器材设计实验，研究向心力大小与物体的质量、速度和轨道半径等因素的关系。 1、用质量比为2:1的钢球和铝球，使他们的运动半径R和角速度ω均相同，观察露出的红白相间方格数的比值为2:1，即两球所受向心力的比值也为2:1，因此可以得出：F与m成正比。 2、当m、ω相同时，半径比为2:1，向心力的比值也为2:1，因此F与半径R成正比。 3、当m、R相同时，角速度比值为2:1，向心力的比值为4:1，因此F与角速度的平方成正比。 八、探究向心力大小与哪些因素有关 控制变量法 G Ff FN ω 讨论：物块随着圆桶一起匀速转动时，物块的受力？物块向心力的来源? 物块做匀速圆周运动时，合力提供向心力，即桶对物块的支持力。 匀速圆周运动实例分析—— 向心力的来源 向心力表达式 九、向心加速度 圆心 圆心 垂直 1．物理意义 描述线速度改变的快慢，只表示速度方向变化的快慢，不表示速度大小变化的快慢。 2．方向 不论向心加速度an的大小是否变化，an的方向始终指向圆心，是时刻改变的