1.知道什么是圓周運動,什么是勻速圓周運動.
2.知道線速度、角速度的物理意義、定義式及單位,了解轉(zhuǎn)速和周期的意義.
3.會用線速度、角速度、周期描述圓周運動.
一、線速度
1.勻速圓周運動:在任意相等時間內(nèi)通過的弧長都相等的圓周運動.
2.定義:做勻速圓周運動的物體上某點通過的弧長s與所用時間t之比稱為勻速圓周運動的線速度.
3.定義式:v=eq \f(s,t).
4.標(biāo)矢性:線速度是矢量,其方向總是沿圓周的切線方向.
5.物理意義:描述質(zhì)點沿圓周運動快慢的物理量.
二、角速度
1.定義:半徑轉(zhuǎn)過的角度φ與所用時間t之比稱為勻速圓周運動的角速度.
2.定義式:ω=eq \f(φ,t).
3.單位:弧度每秒,符號是 rad/s或rad·s-1.
4.物理意義:描述質(zhì)點沿圓周轉(zhuǎn)動快慢的物理量.
三、周期、頻率和轉(zhuǎn)速
1.周期:周期性運動每重復(fù)一次所需要的時間,用T表示,在國際單位制中單位為秒(s).
2.頻率:在一段時間內(nèi),運動重復(fù)的次數(shù)與這段時間之比,用f表示,在國際單位制中單位為赫茲(Hz).
3.轉(zhuǎn)速:物體一段時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)與這段時間之比,常用n表示,單位為轉(zhuǎn)每秒(r/s)或轉(zhuǎn)每分(r/min).
四、線速度、角速度和周期的關(guān)系
(1)線速度和角速度關(guān)系:v=rω.
(2)線速度和周期的關(guān)系:v=eq \f(2πr,T).
(3)角速度和周期的關(guān)系:ω=eq \f(2π,T).
一、線速度和角速度
1.對線速度的理解
(1)線速度是物體做圓周運動的瞬時速度,線速度越大,物體運動得越快.
(2)線速度是矢量,它既有大小,又有方向,線速度的方向在圓周各點的切線方向上.
(3)線速度的大?。簐=eq \f(s,t),s代表在時間t內(nèi)通過的弧長.
2.對勻速圓周運動的理解
(1)勻中有變:由于勻速圓周運動是曲線運動,其速度方向沿著圓周的切線方向,所以物體做勻速圓周運動時,速度的方向時刻在變化.
(2)勻速的含義
①速度的大小不變,即速率不變;
②轉(zhuǎn)動快慢不變,即角速度大小不變.
(3)運動性質(zhì):因為線速度的方向時刻改變,所以勻速圓周運動是一種變速運動.
3.對角速度的理解
(1)角速度描述做圓周運動的物體繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢,角速度越大,物體轉(zhuǎn)動得越快.
(2)角速度的大?。害兀絜q \f(φ,t),φ代表在時間t內(nèi)物體與圓心的連線轉(zhuǎn)過的角度.
(3)在勻速圓周運動中,角速度大小不變.
二、周期、頻率和轉(zhuǎn)速;線速度、角速度、周期的關(guān)系
1.描述圓周運動的各物理量之間的關(guān)系
2.常見轉(zhuǎn)動裝置及特點
對v、ω及r之間關(guān)系的理解
(1)由v=rω知,r一定時,v∝ω;ω一定時,v∝r.v與ω、r之間的關(guān)系如圖甲、乙所示.
(2)由ω=eq \f(v,r)知,v一定時,ω∝eq \f(1,r).ω與r之間的關(guān)系如圖丙、丁所示.
典例1、(多選)質(zhì)點做勻速圓周運動,則( )
A.在任何相等的時間里,質(zhì)點的位移都相等
B.在任何相等的時間里,質(zhì)點通過的路程都相等
C.在任何相等的時間里,質(zhì)點運動的平均速度都相同
D.在任何相等的時間里,連接質(zhì)點和圓心的半徑轉(zhuǎn)過的角度都相等
BD [如圖所示,由于線速度大小不變,根據(jù)線速度的定義Δs=v·Δt,所以相等時間內(nèi)通過的路程相等,B對;但位移xAB、xBC大小相等,方向并不相同,平均速度不同,A、C錯;由角速度的定義ω=eq \f(Δφ,Δt)知Δt相同,Δφ=ωΔt相同,D對.
]
典例2、如圖所示,自行車的大齒輪與小齒輪通過鏈條相連,而后輪與小齒輪是繞共同的軸轉(zhuǎn)動的.設(shè)大齒輪、小齒輪和后輪的半徑分別為r1、r2、r3,當(dāng)A點的線速度大小為v時,C點的線速度大小為( )
A.eq \f(r1,r2)v B.eq \f(r2,r3)v
C.eq \f(r3,r1)v D.eq \f(r3,r2)v
[解析] 傳動過程中,同一鏈條上的A、B兩點的線速度相等,即vA=vB,B點的速度為v,根據(jù)ω=eq \f(v,r),且B、C兩點同軸轉(zhuǎn)動,角速度相同,所以eq \f(vB,r2)=eq \f(vC,r3),將vB=v代入解得:vC=eq \f(r3,r2)v,D正確.[答案] D
1.(多選)做勻速圓周運動的物體,下列不變的物理量是( )
A.速度 B.速率
C.角速度D.周期
2.(多選)如圖所示,靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動,a是位于赤道上的一點,b是位于北緯30°的一點,則下列說法正確的是( )
A.a(chǎn)、b兩點的運動周期都相同
B.它們的角速度是不同的
C.a(chǎn)、b兩點的線速度大小相同
D.a(chǎn)、b兩點線速度大小之比為2∶eq \r(3)
3.(多選)如圖所示為皮帶傳送裝置,皮帶輪O和O′上的三點A、B和C,OA=O′C=r,O′B=2r.則皮帶輪轉(zhuǎn)動時A、B、C三點的情況是( )
A.vA=vB,vB>vCB.ωA=ωB,vB>vC
C.vA=vB,ωB=ωCD.ωA>ωB,vB=vC
4.如圖所示為皮帶傳動裝置,皮帶輪的圓心分別為O、O′,A、C為皮帶輪邊緣上的點,B為AO連線上的一點,RB=eq \f(1,2)RA,RC=eq \f(2,3)RA,當(dāng)皮帶輪勻速轉(zhuǎn)動時,皮帶與皮帶輪之間不打滑,求A、B、C三點的角速度大小之比、線速度大小之比.
參考答案
1.BCD 2.AD 3.AC
4.解析:由題意可知,A、B兩點在同一皮帶輪上,因此ωA=ωB,又皮帶不打滑,所以vA=vC,故可得ωC=eq \f(vC,RC)=eq \f(vA,\f(2,3)RA)=eq \f(3,2)ωA,
所以ωA∶ωB∶ωC=ωA∶ωA∶eq \f(3,2)ωA=2∶2∶3.
又vB=RB·ωB=eq \f(1,2)RA·ωA=eq \f(vA,2),
所以vA∶vB∶vC=vA∶eq \f(1,2)vA∶vA=2∶1∶2.
答案:2∶2∶3 2∶1∶2
同軸轉(zhuǎn)動
皮帶傳動
齒輪傳動
裝置
A、B兩點在同一個圓盤上
兩個輪子用皮帶連接(皮帶不打滑),A、B兩點分別是兩個輪子邊緣上的點
兩個齒輪嚙合,A、B兩點分別是兩個齒輪邊緣上的點
特點
角速度、周期相同
線速度大小相等
線速度大小相等
規(guī)律
線速度與半徑成正比:
eq \f(vA,vB)=eq \f(r,R)
角速度與半徑成反比:eq \f(ωA,ωB)=eq \f(r,R);
周期與半徑成正比:eq \f(TA,TB)=eq \f(R,r)
角速度與半徑成反比:eq \f(ωA,ωB)=eq \f(r2,r1);周期與半徑成正比:eq \f(TA,TB)=eq \f(r1,r2)

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第1節(jié) 勻速圓周運動快慢的描述

版本: 魯科版 (2019)

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