第3章 第1节 匀速圆周运动快慢的描述(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第二册（鲁科版2019）

第1节　匀速圆周运动快慢的描述 知识 清单破 知识点 1 知识点 1 匀速圆周运动 1.定义 　　在任意相等时间内通过的弧长都相等的圆周运动称为匀速圆周运动。 2.性质及特点 (1)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)匀速圆周运动角速度不变,周期、频率、转速都不变。 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 1.描述匀速圆周运动物理量的对比 知识点 1 知识点 2 描述匀速圆周运动的物理量 线速度(v) 角速度(ω) 周期(T) 频率(f) 转速(n) 定义 做匀速圆周 运动的物体 通过的弧长s 与所用时间t 的比值 做匀速圆周 运动的物体, 半径转过的 角度φ与所用 时间t的比值 做匀速圆周 运动的物体 运动一周所 用的时间 在一段时间 内,运动重复 的次数与这 段时间的比 值 物体一段时 间内转过的 圈数与这段 时间之比 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 线速度(v) 角速度(ω) 周期(T) 频率(f) 转速(n) 大小 v=  ω=  T= =  f=  n=f=  单位 m/s rad/s s Hz r/s 标矢性 矢量,方向沿 圆周的切线 方向 矢量(其方向 中学阶段不 研究) 标量 标量 标量 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 2.描述匀速圆周运动物理量间的关系   第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 3.对描述匀速圆周运动的物理量之间关系的理解 (1)对角速度、周期、转速之间关系的理解:物体做匀速圆周运动时,由ω= =2πn知,角速 度、周期、转速三个物理量,只要其中一个物理量确定了,其余两个物理量也唯一确定了。 (2)对线速度与角速度关系的理解:由v=ωr知,r一定时,v∝ω;v一定时,ω∝ ;ω一定时,v∝r。 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 知识辨析 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 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,均指速度大小不变。(　    ) 匀速圆周运动中的“匀速”是指速度大小不变,而匀速直线运动中的“匀速”是指速 度大小、方向都不变。 2.线速度指的是运动学公式v= 中t→0时的速度,此线速度即该点的瞬时速度。 (　    ) 3.若物体做圆周运动的线速度很大,其角速度也一定很大。 (　    ) 根据v=ωr可知,r一定时,线速度v越大,角速度ω越大;而r不确定时,不能根据线速度v大 小确定角速度ω大小。 ✕ √ ✕ 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 4.静止在地球上的物体要随地球一起转动,它们的线速度大小都相同。 (　    ) 地球上各点的运动周期和角速度都是相同的,由于不同纬度上的物体转动半径不同,所 以线速度大小不同。 5.对于公式ω= =2πf=2πn,ω一定与T成反比,一定与f、n成正比。 (　    ) 因为公式中2π为常数,所以ω一定与T成反比,一定与f、n成正比。 6.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。 (　    ) 位移是矢量,要考虑其方向。做匀速圆周运动的物体在相等时间内通过的路程相等,但 位移不一定相同。 ✕ √ ✕ 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 疑难 情境破 疑难1 几种典型传动装置的特点 情境探究 　　明代出版的《天工开物》一书中就有牛力齿轮翻车的图画(如图甲所示),记录了我们祖 先的劳动智慧。某款共享单车也利用了古人的这种智慧,设计了无链传动装置,如图乙所示, 利用圆锥齿轮90°轴交,将动力传至后轴,驱动后轮转动,杜绝了传统自行车“掉链子”的问 题。 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 问题1 图甲中,若C为圆锥齿轮转轴上的点,A、B为圆锥齿轮边缘上的点,那么A、B两点的线 速度有何关系?B、C两点的角速度又有何关系? A、B两点的线速度相等    B、C两点的角速度相等 提示 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 问题2 圆锥齿轮半径的大小关系直接影响着共享单车的骑行速度,试结合图乙分析:用来带动 后轮小齿轮转动的那个齿轮半径为何要较大一些呢?      如图所示,设C是圆锥齿轮转轴上的点,A、B为圆锥齿轮边缘上的点,两个圆锥齿轮中 心轴到A、B、C三点的距离分别为rA、rB、rC。根据圆锥齿轮的特点可知,vA=vB,ωB=ωC,所以vA =ωBrB=ωCrB= rB,因此可知在vC、rC一定的情况下,rB越大,A点获得的速度越大,后轮转动得越 快。 提示 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 装置 特点 转动方向 规律 同轴转动 A、B两点在同 轴的一个圆盘上   角速度、周期相 同 相同 线速度大小与半 径成正比: =   讲解分析 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 皮带传动 两个轮子用皮带 连接,A、B两点 分别是两个轮子 边缘上的点   线速度大小相等 相同 角速度与半径成 反比: =  周期与半径成正 比: =  第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 齿轮传动 两个齿轮轮齿啮 合,A、B两点分 别是两个齿轮边 缘上的点(两齿 轮的齿数分别为 n1、n2)   线速度大小相等 相反 角速度与半径成 反比: = =  周期与半径成正 比: = =  第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 情境探究 　　“楚秀园”是江苏淮安市一座旅游综合公园,园内娱乐设施齐全,其中飞镖游戏深受游 客欢迎。为了增加游戏的趣味性和难度,某游客将一枚飞镖正对P点水平抛出的同时,该游客 的同伴快速转动镖盘,让该枚飞镖恰好能击中P点。 疑难2 匀速圆周运动的多解问题 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 问题1 若忽略飞镖所受的重力和阻力,飞镖恰好击中P点,飞镖在空中运动的时间内,镖盘转过 的角度应满足什么条件?      若忽略飞镖所受的重力和阻力,则飞镖做匀速直线运动,飞镖恰好击中P点说明在飞镖 做匀速直线运动的这段时间内,镖盘转过的角度为2nπ(n=1,2,3…)。 提示 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 问题2 若仅考虑飞镖所受的重力,飞镖恰好击中P点,飞镖在空中运动的时间内,镖盘转过的角 度应满足什么条件?   若仅考虑飞镖所受的重力,则飞镖做平抛运动,飞镖恰好击中P点说明在飞镖做平抛运 动的这段时间内,镖盘转过的角度为(2n+1)π(n=0,1,2,3…)。 提示 第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 讲解分析 　　当匀速圆周运动与其他运动(如自由落体运动、平抛运动、匀加速直线运动等)相结合 时,必然有一个物理量起桥梁作用,而该物理量常常是运动时间。由于匀速圆周运动具有周 期性,处理问题时要注意题目的多解性。匀速圆周运动中多解的成因、模型及解法如下: (1)多解原因: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,这将造成多解。 (2)多解问题模型:常涉及两个物体的两种不同运动,其中一个物体做匀速圆周运动,另一个物 体做其他运动。 (3)解决多解问题时,最重要的是寻求联系点,其联系点一般是时间或位移存在一定关系。处 理匀速圆周运动的周期造成的多解问题,分析时往往先分析出一个周期内的情况,再根据匀 速圆周运动的周期性,在转动的角度上加2nπ(n的具体取值由题意而定)。 第3章 圆周运动 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】?   第3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取    【1】注意匀速圆周运动的周期性,要考虑多解; 【2】只有当A运动到圆周的最低点时,A的速度才水平向右,才有可能与B速度相同。 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;由于匀速圆 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3章 圆周运动 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3章 圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 $$