第六章 圆周运动-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册学习手册（人教版）

学 高 中 物 理 必 修 第二册 （人教版） 第六章 圆 周 运 动 课 标 要 求 会用线速度、 角速度、 周期描述匀速圆 周运动。 知道匀速圆周运动向心加速度的大 小和方向。 通过实验， 探究并了解匀速圆周 运动向心力大小与半径、 角速度、 质量的关 系。 能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的 向心力。 了解生产生活中的离心现象及其产 生的原因。 知 识 结 构 规 律 公 式 1. 线速度 v= Δs Δt ＝ 2πr T =ωr=2πfr=2πnr 。 2. 角速度 ω= Δθ Δt ＝ 2π T =2πf 。 3. 向心加速度 a n = Δv Δt ＝ v 2 r =ω 2 r＝ 2π T T " 2 r 。 4. 向心力 F n =ma n ＝m v 2 r ＝mω 2 r=m 2π T T " 2 r 。 提 纲 挈 领 1. 圆周运动是一类典型的曲线运动， 大到天 体， 小到微观粒子， 常以圆周的形式运动， 对称性、 周期性、 因果性是其基本特征。 2. 本章内容是力学的核心知识内容， 通过本 章的学习， 将进一步深刻理解力和运动的 关系， 对曲线运动的性质、 特点及研究方 法有更为深入的认识。 本章内容是对牛顿 运动定律学习的延伸， 同时也为后续内容 如天体问题、 功能关系、 粒子运动问题的 学习做好铺垫。 3. 本章内容大致分为三个单元。 第一单元： 圆周运动的性质和描述， 侧重其运动表 现。 第二单元： 圆周运动的深刻理解和动 力学原因， 介绍向心力和向心加速度。 第 三单元： 圆周运动的实例分析、 规律的 应用。 4. 圆周运动是一种特征运动， 要熟练掌握其 特点及分析方法。 要注意新、 旧知识的衔 接， 积极观察， 动手实践， 主动联系生活 实际， 始终贯穿力和运动的观点， 并逐渐 向能量角度思考。 在获得基础知识和基本 技能的同时， 培养科学态度和精神， 提高 自己的科学和人文素养。 5. 在高考中， 圆周运动很少单独命题， 常与 后续内容如天体、 能量、 微观粒子的运动 等综合呈现。 如单独命题则以对概念的理 解、 规律的基本运用为主， 难点不大。 如 2020 年高考全国甲卷第 16 题、 2021 年高 考全国甲卷第 15 题、 2022 年辽宁卷第 13 题等。 运动性质： 变加速曲线运动 圆 周 运 动 动 % % % % % % % % % % % $ % % % % % % % % % % % & 描述圆周运 动的物理量 线速度 角速度 周期、 转速 动 % % % % % $ % % % % % & 运动学 向心加速度 动力学 向心力 实际应用 铁路的弯道 拱形桥 航天器中的失重现象 离心运动 动 % % % % $ % % % % & 16 学 第六章 圆 周 运 动 知 识 梳 理 知识点 1 圆周运动及其线速度 1. 圆周运动。 （ 1 ） 概念： 轨迹为圆周或一段圆弧的机械运 动称为圆周运动。 （ 2 ） 圆周运动的轨迹为圆或圆弧， 故圆周运 动为曲线运动， 一定是变速运动。 2. 线速度。 （ 1 ） 定义： 做圆周运动的物体， 如果时间 Δt 非常小， 弧长 Δs 与时间 Δt 之比就可以 表示物体在某点时运动的快慢， 通常把 它称为线速度的大小。 （ 2 ） 大小： 线速度的大小用公式 v＝ Δs Δt 来计 算， Δs 是在时间 Δt 内通过的弧长， 线 速度的单位是 m/s 。 （ 3 ） 方向： 线速度是矢量， 物体经过圆周上 某点时线速度的方向就是圆周上该点的 切线方向， 与半径垂直。 （ 4 ） 物理意义： 线速度是描述物体做圆周运 动快慢的物理量， 其物理意义与瞬时速 度相同。 线速度的定义体现了极限思想。 3. 匀速圆周运动。 （ 1 ） 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。 （ 2 ） 运动性质： 由于匀速圆周运动的线速度 方向时刻都在变化， 故匀速圆周运动仍 是一种变速运动， 这里的 “匀速” 是指 速率不变。 知识点 2 角速度、 周期和转速 1. 角速度。 （ 1 ） 定义： 连接物体与圆心的半径转过的角 度与转过这一角度所用时间的比值。 （ 2 ） 意义： 描述物体绕圆心转动的快慢。 （ 3 ） 公式： ω＝ Δθ Δt ， 如图所示。 （ 4 ） 单位： 在国际单位制中， 角速 度的单位为弧度每秒， 符号是 rad/s 或 s -1 。 （ 5 ） 角速度也是矢量， 匀速圆周运动是角速 度不变的运动， 但中学阶段不讨论角速 度的方向问题。 2. 周期 T 、 频率 f 和转速 n 。 （ 1 ） 物理意义： 周期、 频率和转速都是描述 物体做圆周运动快慢的物理量。 （ 2 ） 定义。 ①