第二章 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（教科版2019）

第1节　圆周运动 课程内容要求 核心素养提炼 1．知道匀速圆周运动． 2．理解线速度、角速度、周期的概念． 3．学会分析一些传动装置，掌握线速度、角速度、周期之间的关系． 1．物理观念：线速度、角速度、周期、匀速圆周运动． 2．科学思维：传动装置模型(如同轴转动、皮带传动、齿轮传动)中线速度与角速度的关系． 3．科学态度与责任：认识各种生活用品和机械传动中的圆周运动． [对应学生用书P20] 圆周运动：物体的运动轨迹是圆的运动． 　　　(1)摩天轮　　　(2)螺旋桨　 　　(3)表针 1．匀速圆周运动：质点沿圆周运动，在任意相等时间内通过的圆弧长度都相等的运动． 2．线速度 (1)定义：物体做圆周运动通过的弧长与所用时间的比值，v＝． (2)意义：描述做圆周运动的物体运动的快慢． (3)方向：物体做圆周运动时该点的切线方向． (4)说明：匀速圆周运动的线速度的方向是时刻改变的，所以它是一种变速运动． 3．角速度 (1)定义：做圆周运动的物体，半径转过的角度与所用时间的比值． (2)定义式：ω＝． (3)单位：弧度每秒，符号为rad/s或rad·s－1． (4)物理意义：描述做圆周运动的物体绕轴(或圆心)转动快慢的物理量． 4．周期：做匀速圆周运动的物体，运动一周所用的时间，用T表示，单位是s． 5．转速：物体转动的圈数与所用时间之比，常用符号n表示．单位为转每秒(r/s)或转每分(r/min). [思考] 自行车大齿轮和小齿轮通过链条传动，两齿轮转动的角速度是否相同？ 提示　不相同． 1．线速度和周期：v＝． 2．角速度和周期：ω＝． 3．线速度和角速度：v＝rω． [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)做匀速圆周运动的物体，角速度大的线速度一定大．(×) (2)做匀速圆周运动的物体，周期大的角速度一定小.(√) [对应学生用书P21] 探究点一　描述圆周运动物理量的理解 　如图，观察时钟指针和风力发电机扇叶的转动情况，思考以下问题： (1)要描述指针或扇叶尖端运动的快慢，需要用什么物理量？ 提示　线速度． (2)要描述指针转动的快慢，可以用哪些物理量？ 提示　角速度、周期、转速都可以． (3)时钟的时针、分针和秒针的角速度和周期之比是多少？ 提示　秒针转动一周用的时间是60 s，分针转动一周用的时间是3 600 s，时针转动一周用的时间是 3 600×12 s＝43 200 s. 故时针、分针、秒针的周期之比为 43 200∶3 600∶60＝720∶60∶1. 根据ω＝，角速度之比为 ∶∶1＝1∶12∶720. 1．圆周运动物理量的物理意义：线速度、角速度、周期、转速都是用来描述质点做圆周运动快慢的，但它们描述的角度不同． (1)线速度v描述质点运动的快慢． (2)角速度ω、周期T、转速n描述质点转动的快慢． 2．圆周运动物理量的相互关系 (1)v＝ωr＝，即r一定时，v与ω成正比；ω一定时，v与r成正比． (2)ω＝＝＝2πn，即r一定时，ω与v成正比；v一定时，ω与r成反比． [特别提醒]　线速度大的物体，其角速度不一定大，由ω＝可知，若v大，r也很大，则角速度ω可能很小． (1)v、ω、r的关系是瞬时对应的． (2)v、ω、r三个量中，只有先确定其中一个量不变，才能进一步明确另外两个量是正比还是反比关系． (3)若比较物体沿圆周运动的快慢，则看线速度；若比较物体绕圆心转动的快慢，则看角速度或周期． 某品牌电动自行车的铭牌如下： 车型：20寸(车轮直径：508 mm) 电池规格：36 V，12 A·h(蓄电量) 整车质量：40 kg 额定转速：210 r/min 外形尺寸：L1 800 mm×W650 mm×H1 100 mm 充电时间：2～8 h 电机：后轮驱动、直流永磁式电机 额定工作电压/电流：36 V/5 A 根据此铭牌中的有关数据，可知该车的额定速度约为(　　) A．15 km/h　　　　　　　 B．18 km/h C．20 km/h D．25 km/h [思路点拨]　车的速度与车轮边缘的线速度大小相等，再根据ω＝和v＝ωr可求得车速． C　[由题意可知额定转速n＝210 r/min，则车轮转动的角速度ω＝＝7π rad/s.已知车轮直径d＝508 mm，则车轮半径r＝＝0.254 m，故车轮转动的线速度v＝ωr＝7π×0.254 m/s≈5.6 m/s≈20 km/h.] [题后总结]　 (1)将车轮的转动看作匀速圆周运动． (2)先根据转速计算角速度，ω＝，要特别注意转速的单位． (3)确定半径，根据v＝ωr计算车轮边缘的线速度，线速度和车前进的速度大小相等． [训练1]　手表的秒针的长度是分针长度的1.5倍，则秒针末端的线速度与分针末端的线速度之比为(　　)