高中物理必修二《1 圆周运动》优质课教案教学设计
18页1、1圆周运动1知道什么是匀速圆周运动,知道匀速圆周运动是变速运动。2理解线速度、角速度、转速、周期等概念,会对它们进行定量计算。3理解掌握vr和2n等公式。4熟悉同轴转动和皮带传动的特点。5理解匀速圆周运动的多解问题。1.线速度(1)定义:物体做圆周运动通过的弧长与所用时间之比,v。(2)意义:描述做圆周运动的物体运动的快慢。(3)方向:线速度是矢量,方向为物体做圆周运动时该点的切线方向,与半径垂直。(4)匀速圆周运动定义:沿着圆周运动,并且线速度大小处处相等的运动。性质:线速度的方向是时刻变化的,所以是一种变速运动,“匀速”是指速率不变。2角速度(1)定义:物体做圆周运动转过的角度与所用时间之比,。(2)意义:描述做圆周运动的物体绕圆心转动的快慢。(3)单位角的单位:弧度,符号是rad。角速度的单位:弧度每秒,符号是rad/s或s1。(4)匀速圆周运动是角速度不变的圆周运动。3周期(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单位是r/s)。
2、(4)周期和角速度的关系:T。4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:vr。判一判(1)做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的弧长相等。()(2)做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的位移相同。()(3)匀速圆周运动是一种匀速运动。()提示:(1)做匀速圆周运动的物体,线速度大小处处相等,根据svt,相等时间内通过的弧长相等。(2)做匀速圆周运动的物体相等时间内通过的位移大小相等,但方向可能不同。(3)匀速圆周运动的线速度方向是时刻变化的,故是一种变速运动。想一想若钟表的指针都做匀速圆周运动,秒针和分针的周期各是多少?角速度之比是多少?提示:秒针的周期T秒1 min60 s,分针的周期T分1 h3600 s。由 得 。课堂任务描述圆周运动的物理量及其关系仔细观察下列图片,认真参与“师生互动”。活动1:闹钟和手表谁对?为什么?提示:都对。比较的内容不一样,闹钟比的是线速度,手表比的是角速度,线速度闹钟的大,角速度两者相等。活动2:闹钟所说的线速度是怎么得出的?利用手表的数据可以算出什么物理量?提示:闹钟所说的线速度是根据v计算出来的,s
3、是秒针针尖在t时间转过的弧长。根据手表所说的秒针针尖转一周的时间可以计算其角速度,角速度,是秒针针尖在t时间转过的弧度。活动3:线速度和角速度有什么关系?提示:设物体做圆周运动的半径为r,t时间内转过的弧长为s,弧长对应的圆心角为(单位:rad),则sr。而物体做圆周运动的线速度v,角速度,代入上式可得到:vr。活动4:讨论、交流、展示,得出结论。1描述圆周运动的物理量及其关系汇总2线速度与角速度的关系的理解(1)线速度的大小描述了做圆周运动的物体沿着圆弧运动的快慢,角速度的大小描述了物体与圆心连线扫过角度的快慢。(2)由vr知,r一定时,v;v一定时,;一定时,vr。3对匀速圆周运动的理解(1)“匀速”的含义:线速度v的大小不变,即速率不变。转动角速度不变。(2)F合0,a0: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。例1做匀速圆周运动的物体,10 s内沿半径为20 m的圆周运动100 m,试求该物体做圆周运动时,(1)线速度的大小;(2)角速度的大小;(3)周期的大小。(1)线速度、角速度、周期的定义式各是什么?提示:
4、v;T。(2)线速度、角速度、周期的关系式是什么?提示:vr,T。规范解答(1)依据线速度的定义式v可得:v m/s10 m/s。(2)依据vr得: rad/s0.5 rad/s。(3)依据得:T s4 s。完美答案(1)10 m/s(2)0.5 rad/s(3)4 s匀速圆周运动快慢的描述物体在做匀速圆周运动时(设其轨道半径为r),可以用线速度v、角速度、周期T、转速n来描述其运动的快慢。这些物理量之间的关系可以从它们的定义出发得到:vr2nr,2n。关于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是()A因为在相等的时间内通过的圆弧长度相等,所以线速度恒定B如果物体在0.1 s内转过30角,则角速度为300 rad/sC若半径r一定,则线速度与角速度成反比D若半径为r,周期为T,则线速度为v答案D解析物体做匀速圆周运动时,线速度大小恒定,方向沿圆周的切线方向,在不断地改变,故A错误;角速度 rad/s rad/s,B错误;线速度与角速度的关系为vr,由该式可知,r一定时,v,C错误;由线速度的定义可得,在转动一周时有v,D正确。课堂任务同轴转动和皮带传动问题仔细观察下列图片,认真参与“师生
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