第6章 1 圆周运动(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高一物理必修第二册（人教版2019）

1.圆周运动　 轨迹为圆周或一段圆弧的机械运动称为圆周运动。 2.匀速圆周运动的定义 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。 3.匀速圆周运动的性质及特点 (1)虽然匀速圆周运动线速度大小不变,但方向时刻改变,故匀速圆周运动是变速运动。 (2)匀速圆周运动的角速度、周期、频率、转速都不变。 1　圆周运动 必备知识 清单破 知识点 1 知识点 1 匀速圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 1.线速度 知识点 1 知识点 2 描述圆周运动的物理量 定义 做圆周运动的物体通过的弧长Δs与所用时 间Δt的比值 表达式 v=  方向 线速度是矢量,其方向为物体做圆周运动时 该点的切线方向 物理意义 描述物体沿圆周运动的快慢 第1讲　描述运动的基本概念 2.角速度 定义 做圆周运动的物体,半径转过的角度Δθ与所 用时间Δt的比值 表达式 ω=  单位 弧度每秒,符号为rad/s 物理意义 描述物体绕圆心转动的快慢 第1讲　描述运动的基本概念 周期(T) 频率(f) 转速(n) 定义 做匀速圆周运动的物 体运动一周所用的时 间 做匀速圆周运动的物 体每秒转过的圈数 物体转动的圈数与所 用时间之比 单位 秒(s) 赫兹(Hz) 转每秒(r/s)或转每分 (r/min) 表达式 T= = =  f= = =  n=f= = =  物理 意义 周期越大,转动越慢 频率越大,转动越快 转速越大,转动越快 描述物体绕圆心转动的快慢 3.周期、频率与转速 第1讲　描述运动的基本概念 4.描述圆周运动的各物理量间的关系 第1讲　描述运动的基本概念 导师点睛    对公式v=ωr的理解 (1)v、ω、r间的关系是瞬时对应的。 (2)v、ω、r三个量中,只有先确定一个量不变,才能进一步明确另外两个量之间是正比关系还 是反比关系。三个量之间的关系如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 1.匀速圆周运动中的“匀速”与匀速直线运动中的“匀速”含义相同吗? 2.若物体做圆周运动的线速度很大,其角速度也一定很大吗? 3.做匀速圆周运动的物体在相等时间内通过的位移一定相同吗? 第1讲　描述运动的基本概念 一语破的 1.不相同。匀速圆周运动中的“匀速”是指速率不变,即速度大小不变;而匀速直线运动中的 “匀速”是指速度大小、方向都不变。 2.不一定。根据v=ωr可知,当r一定时,线速度v越大,角速度ω越大;当r不确定时,不能根据线速 度v的大小确定角速度ω的大小。 3.不一定。位移是矢量,要考虑其方向,所以做匀速圆周运动的物体在相等时间内通过的路程 相同,但位移不一定相同。 第1讲　描述运动的基本概念 装置 情景 两转盘绕同一转轴O匀速转动,A、B是 转盘边沿上的点,两转盘的半径分别为 R、r 地球绕地轴转动,A、B是地球表面纬度 不同处的两点,它们到地轴的距离分别 为R、r 特点 角速度、周期及转速(或频率)相同 规律 线速度与半径成正比: =  1.同轴转动类 关键能力 定点破 定点1 两类典型传动装置 第1讲　描述运动的基本概念 2.边沿传动类 链条、皮带传动 齿轮、摩擦传动 装置 情景 两个轮子用链条或皮带连接, A、B是两个轮子边沿的点  两个轮子靠齿啮合或摩擦传 动,A、B是两个轮子边沿的 点 第1讲　描述运动的基本概念 特点 A、B两点的线速度大小相等 规律 (1)角速度与半径成反比: =  (2)周期与半径成正比: =  特别说明    齿轮传动中,还有以下关系: = = , = = ,式中的NA、NB表示对应齿轮 的齿数。两个齿轮齿距相等,在相同时间内转过的齿数相等,但它们的转动方向相反。 第1讲　描述运动的基本概念 典例　如图所示,一种向自行车车灯供电的小发电机的上端有一半径R0=1.0 cm的摩擦小轮, 小轮与自行车车轮的边缘接触。当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动(假定摩擦小轮与自 行车车轮之间无相对滑动)【1】,从而为发电机提供动力。自行车车轮【2】的半径R1=35 cm,小齿 轮【3】的半径R2=4.0 cm,大齿轮【4】的半径R3=10.0 cm。求大齿轮的转速n3和摩擦小轮的转速n0 之比。 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取 【1】摩擦小轮与自行车车轮边缘各点的线速度大小相等。 【2】【3】车轮与小齿轮同轴转动,角速度相同。 【3】【4】小齿轮与大齿轮靠链条传动,边缘各点的线速度大小相等。 思路点拨 摩擦小轮与车轮靠摩擦传动,边缘各点具有大小相等的线速度;大齿轮与小齿轮靠链条传动, 边缘各点也具有大小相等的线速度;小齿轮又与车轮同轴转动,角速度相同,这样便把大齿轮 与摩擦小轮联系到了一起。根据各轮转动物理量间的关系,利用公式v=ωr、ω=2πn求解。 第1讲　描述运动的基本概念 解析　设摩擦小轮转动的角速度为ω0,自行车车轮转动的角速度为ω1,小齿轮转动的角速度 为ω2,大齿轮转动的角速度为ω3。由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动,它们边缘各 点的线速度大小相等,故R1ω1=R0ω0 小齿轮与大齿轮边缘各点线速度也大小相等,故R2ω2=R3ω3 小齿轮转动的角速度与自行车车轮转动的角速度相同,即ω2=ω1,得出 =  又ω0=2πn0 ,ω3=2πn3 故 =  解得 = =  答案      第1讲　描述运动的基本概念 方法点拨    在处理传动装置中各物理量间的关系时,关键是确定其相同的量(线速度大小或 角速度),再由描述圆周运动的各物理量间的关系,确定其他各量间的关系。 第1讲　描述运动的基本概念   1.多解问题的成因 因匀速圆周运动具有周期性,使得前一个周期中发生的事件在后一个周期中同样可能发生, 这要求我们在确定做匀速圆周运动的物体的运动时间时,必须把各种可能都考虑进去。 2.解决匀速圆周运动多解问题的方法 (1)分析两物体独立的运动规律、物理量的特点。 (2)正确寻找两物体的关联点,关联点是解题的关键,一般是时间或位移。 (3)圆周运动的周期性会造成多解。分析时,可暂时不考虑周期性,先分析出一个周期内的情 况,再根据圆周运动的周期性,在转过的角度上加2πn(n的具体取值由题意而定)。 定点2 圆周运动的多解问题 第1讲　描述运动的基本概念 典例　如图所示,B物体放在光滑的水平地面上,在水平恒力F的作用下由静止开始运动,B物 体的质量为m,同时A物体在竖直面内由M点开始沿逆时针方向做半径为r、角速度为ω的匀 速圆周运动【1】。问:力F为多大时,可使A、B两物体在某些时刻的速度相同【2】。   信息提取 【1】注意圆周运动的周期性,要考虑多解; 【2】只有当A运动到圆周的最低点时,才有可能与B速度相同。 第1讲　描述运动的基本概念 思路点拨 A做匀速圆周运动,B做初速度为零的匀加速直线运动,两者同时开始运动,A从M点转动到最 低点时,B物体的速度增加到ωr,即等于A的线速度,则A、B速度相同;由于圆周运动具有周期 性,A从M到最低点的时间具有多个解,根据题目条件,列出这个时间的通式,则得到B物体末速 度的通式,进而解出F的可能值。 第1讲　描述运动的基本概念 解析　设A、B运动时间t后速度相同(大小相等,方向相同)。 对A物体,有t= T+nT=  (n=0,1,2,…),vA=rω 对B物体,有F=ma,得a= ,vB=at= t 由vB=vA,得 ·  =ωr(n=0,1,2,…) 解得F= (n=0,1,2,…) 答案     (n=0,1,2,…) 第1讲　描述运动的基本概念 $$