第六章 第1节 圆周运动（Word教参）-【优化指导】2023-2024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 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方向。 3．理解角速度的物理意义，掌握线速度和角速度的关系。能在具体的情境中确定线速度和角速度。 　　理解建立“线速度”定义的思路；知道研究圆周运动的方法。 　　通过实例分析，了解圆周运动在生产和生活中的应用，体会物理学与生产、生活的紧密联系。 [对应学生用书P32] 一、线速度 1．圆周运动：轨迹为圆周或一段圆弧的机械运动。 2．定义：物体沿圆弧运动，取一段很短的时间Δt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。 ↓ 　　 3．大小：v＝。 4．方向：物体做圆周运动时该点的切线方向。 5．匀速圆周运动 (1)定义：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)性质：匀速圆周运动的线速度方向是在时刻变化的，所以它是一种变速运动，这里的“匀速”是指速率不变。 二、角速度　 　　　　　　　　　　　　　　　　　↑ 1．定义：半径OA在这段时间内转过的角Δθ与所用时间Δt之比叫作角速度。 2．大小：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。 4．匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动。 三、周期与转速 1．周期T：做匀速圆周运动的物体，运动一周所用的时间，单位：秒(s)。 2．转速n：物体转动的圈数与所用时间之比。单位：转每秒(r/s)或转每分(r/min)。 3．周期和转速的关系：T＝(n的单位为r/s)。 4．频率：周期的倒数叫频率，用f表示，单位Hz。 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．(物理与生活)钟表是我们常见的计时工具，如图所示的是正常运行的时钟，判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)分针在做匀速圆周运动。(　　×　　) (2)分针上某点在相等时间内通过的弧长相等。(　　√　　) (3)秒针转动的快，则角速度大。(　　√　　) (4)分针上某点做匀速圆周运动，其速度不变。(　　×　　) (5)做匀速圆周运动的物体，其所受合外力不为零。(　　√　　) 2．(教材拓展P25)游乐场的旋转木马如图所示。 (1)小朋友随旋转木马转一周又回到开始位置，是一个周期吗？ (2)某个小朋友转一周又回到开始位置，这两个时刻，他的运动状态相同吗？ 提示：(1)是一个周期。 (2)一样。 [对应学生用书P33] 探究点一 线速度和匀速圆周运动 甩鞭是一种锻炼身体的运动方式，如图所示，人们正在广场甩鞭锻炼。 [问题设计] 鞭梢和鞭尾哪个运动得更快？鞭在做圆周运动吗？ 提示：鞭梢运动得更快，即速度更大。鞭不做圆周运动，鞭上某一点在短时间内可能做圆周运动。 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＝。 如果Δt取的足够小，v就为瞬时线速度。此时Δs的方向就与半径垂直，即沿该点的切线方向。 (2)线速度的方向：质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向。 (3)物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢。 【例1】 “南昌之星”摩天轮的转盘直径为153 m，转一圈的时间大约是30 min。乘客乘坐观光时， 其线速度大约为(　　) A．5.0 m/s B．1．0 m/s C．0.50 m/s D．0.25 m/s D　解析：乘客做圆周运动的半径R＝ m，周期T＝ 30 min＝1 800 s，根据匀速圆周运动各物理量间的关系可得v＝ωR＝R，代入数据得v≈0.25 m/s，D正确。 【例2】 圆周运动是生活中常见的一种运动。一个圆盘在水平面内匀速转动，盘面上一个小物块随圆盘一起做匀速圆周运动，如图甲所示。把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可以使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动，如图乙所示。关于匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　) A．匀速圆周运动的线速度大小和方向都时刻变化 B．匀速圆周运动的线速度大小不变，方向时刻变化 C．匀速圆周运动是匀速运动 D．匀速圆周运动是匀变速运动 B　解析：匀速圆周运动的线速度大小保持不变，而其方向时刻变化，A错误，B正确；因匀速圆周运