6.1圆周运动—2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修二课件(20张PPT)

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6.1圆周运动—2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修二课件(20张PPT)

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(共20张PPT)
在游乐场乘坐摩天轮时,人随摩天轮运动,轨迹为圆周。我们把这类轨迹为圆周或一段圆弧的机械运动称为圆周运动(circular
motion)。
和抛体运动一样,圆周运动也是一种常见的曲线运动。日常生活中,电风扇工作时叶片上的点、时钟指针的尖端、田径场弯道上赛跑的运动员等,都在做圆周运动。
通过本章的学习,我们将探索圆周运动所遵循的规律,以及这些规律在日常生活和科学技术中的应用。
第六章
曲线运动
6.1
圆周运动
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(circular
motion)。
1.这些物体的圆周运动有什么不同之处?
2.自行车的脚踏板、小齿轮边缘上的点和后轮边缘上的点哪个运动得快?如何比较?
转动的有快有慢
圆周运动的快慢
两物体均做圆周运动,怎样比较它们运动的快慢?
1.比较物体在相同时间内通过的圆弧的长短
2.比较物体在相同时间内绕圆心转过的角度
3.比较物体转过一圈所用时间
4.比较物体在相同时间内转过的圈数
线速度
角速度
周期
转速
一、线速度
5.物理意义:描述物体沿圆周运动的快慢。
1.定义:物体做圆周运动通过的弧长
Δs
和所用时间
Δt
的比值叫做
线速度(linear
velocity)。
4.单位:m/s
3.方向:物体在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向。
Δs是弧长并非位移
当Δt
很小很小时(趋近零),弧长Δs
就等于物体的位移,式中的v
,就是直线运动中学过的瞬时速度。
?s
v
=
Δt
Δs
2.表达式:
v
6.匀速圆周运动
定义:物体沿着圆周运动,并且线速度的大小处处相等,这种运动叫做匀速圆周运动(uniform
circular
motion)。
任意相等时间内通过的圆弧长度相等。
?s
?s
t
t
一、线速度
思考:匀速圆周运动是匀速运动吗?匀速圆周运动中匀速指的是什么?
v
v
o
因为线速度的方向是不断变化着的,所以匀速圆周运动不是匀速运动,而是一种变速曲线运动,匀速圆周运动中匀速指的是线速度大小不变的运动。
匀速圆周运动的线速度方向是在时刻变化的,因此它是一种变速运动,这里的“匀速”是指速率(线速度大小)不变。
二、角速度
4.物理意义:描述物体绕圆心转动的快慢。
3.单位:弧度/秒(rad/s或s-1)
Δ
θ
A
B
国际单位用弧度制
1.定义:圆周运动中,运动质点和圆心的连线(半径)转过的角度Δθ和所用时间Δt的比值叫做质点运动的角速度
2.表达式:
ω=
Δt
Δ
θ
5.匀速圆周运动是角速度不变的运动
由于匀速圆周运动是线速度大小不变的运动,物体在相等时间内通过的弧长相等,所以物体在相等时间内转过的角度也相等。因此可以说,匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动。
二、角速度
(多选)某质点绕圆轨道做匀速圆周运动,下列说法中正确的是(
)?
A.因为它速度大小始终不变,所以它做的是匀速运动
B.它速度大小不变,但方向时刻改变,是变速运动
C.该质点速度大小不变,因而加速度为零,处于平衡状态
D.该质点做的是变速运动,具有加速度,故它所受合力不等于零
BD
【针对训练】
三、周期、频率和转速
周期
频率
转速
定义
符号
单位
物理意义
关系
n
r/s或r/min
描述物体做圆周运动的快慢
做匀速圆周运动的物体,运动一周所用的时间
T
s
Hz或s-1
n(单位取r/s)=
f
=
物体转动的圈数与所用时间之比
f
物体在一秒内所转过的圈数
转速、频率越大表明物体运动得越快
周期越小表明物体运动得越快
思考与讨论:阅读课文P25说一说线速度与角速度有什么关系?
设物体做圆周运动的半径为r,由A运动到B的时间为Δt,AB弧的弧长为Δs,AB弧对应的圆心角为Δθ。
Δ
θ
Δs
O
A
B
Δt
r
四、线速度与角速度的关系
这表明,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。
由于
当Δθ以弧度为单位时
由此可得
五、描述圆周运动各物理量的关系
Δ
θ
A
B
?s
r
(转动一圈)
(n单位取:r/s)
(n单位取:r/s)
(转动一圈)
当v一定时,ω与r成反比
当ω一定时,V与r成正比
当r一定时,V与ω成正比
关于V=ωr的讨论:
根据上面的公式,得出速度V与角速度ω成正比,你同意这种说法吗?请说出你的理由.
小结:
【例题】一个小孩坐在游乐场的旋转木马上,绕中心轴在水平面内做匀速圆周运动,圆周的半径为4.0m。当他的线速度为2.0m/s时,他做匀速圆周运动的角速度是多少?周期是多少?
分析
已知小孩做匀速圆周运动的半径和线速度,可以根据线速度、角速度、周期之间的关系,求出他做匀速圆周运动的角速度和周期。
解:当小孩的线速度为2.0m/s时,他做匀速圆周运动的角速度
ω=v/r=2.0/4.0rad/s=0.5rad/s
他做匀速圆周运动的周期T=2πr/v=2π×4.0/2.0s=12.6s
当小孩的线速度为2.0m/s时,他做匀速圆周运动的角速度是0.5rad/s,周期是12.6s。
六、两个重要的结论
1.同一传动
皮带传动
齿轮传动
摩擦传动
(相等时间里转过的弧长相等)
同一传动各轮边缘上线速度相同
A
A
A
B
B
B
2.同轴转动
(相等时间里转过的角度相等)
同轴转动各点的角速度相同
六、两个重要的结论
拓展提高
两个大轮半径相等的皮带轮的结构如图所示,AB两点的半径之比为2:1,CD两点的半径之比也为2:1,下列说法正确的是(  )
A.A、B两点的线速度之比为vA:vB=1:2
B.A、C两点的线速度之比为vA:vC=1:1
C.A、C两点的角速度之比为ωA:ωC=1:2
D.A、D两点的线速度之比为vA:vD=1:2
C
A
B
C
D
如图,静止在地球上的物体都要随地球一起转动,a是位于赤道上的一点,b是位于北纬30?的一点,则下列说法正确的是(  

A.a、b两点的运动周期都相同
B.它们的角速度是不同的
C.a、b两点的线速度大小相同
D.a、b两点线速度大小之比为2:√3
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