第3讲-圆周运动及向心力公式的应用省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、课标版课标版 物理物理第3讲圆周运动及向心力公式应用第1页一、描述圆周运动物理量一、描述圆周运动物理量1.匀速圆周运动(1)定义:做圆周运动物体,若在相等时间内经过圆弧长,就是匀速圆周运动。匀速圆周运动是线速度大小圆周运动。(2)性质:加速度大小,方向一直指向,是变加速运动。(3)条件:合外力大小、方向一直与方向垂直且指向圆心。教材研读教材研读相等相等不变不变不变不变圆心圆心不变不变速度速度第2页定义、意义公式、单位(1)描述做圆周运动物体运动、物理量(v)(2)是矢量,方向和半径垂直,和圆周相切(1)v=(2)单位:m/s(1)描述物体绕圆心物理量()(2)中学不研究其方向(1)=(2)单位
2、:rad/s(1)周期是物体沿圆周运动时间(T)(2)转速是物体在单位时间内转过(n),也叫频率(f)(1)T=,单位:s(2)n单位:r/s、r/min(3)f=,单位:Hz2.描述圆周运动物理量快慢快慢转动快慢转动快慢一周一周圈数圈数第3页(1)描述速度改变快慢物理量(an)(2)方向指向圆心(1)an=(2)单位:m/s2(1)v=r=(2)an=r2=r=方向方向2r2rfv42f2r第4页3.向心力F(1)作用效果:产生向心加速度,只改变线速度,不改变线速度,所以向心力不做功。(2)大小:F=ma=m=mr。(3)方向:总是沿半径指向圆心,向心力是个变力。自测自测1(辨析题)(1)匀
3、速圆周运动速度大小保持不变。()(2)匀速圆周运动加速度恒定。()(3)匀速圆周运动物体所受合外力刚好提供向心力。()答案(1)(2)(3)方向方向大小大小mr2第5页自测自测2(多项选择)电风扇扇叶重心假如不在转轴上,转动时会使风扇抖动,并加速转轴磨损。调整时,可在扇叶一区域经过固定小金属块方法改变其重心位置。如图所表示,A、B是两调整重心金属块(可视为质点),其质量相等,它们到转轴O距离关系为rArB。扇叶转动后,它们()A.向心力FAFBB.线速度大小相等C.向心加速度相等D.角速度大小相等第6页答案AD两金属块转动角速度相等,由v=r可知线速度大小不等。由a=2r可知向心加速度不等,由
4、F=m2r和mA=mB可知FAFB。综上分析可知A、D正确,B、C错。第7页二、离心现象二、离心现象1.定义:做匀速圆周运动物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动情况下,就做逐步远离圆心运动,即离心运动。2.本质:做圆周运动物体,因为本身惯性,总是有沿着飞出去倾向。3.受力特点当F=时,物体做匀速圆周运动;当F=0时,物体沿飞出;当F时,物体逐步远离圆心,F为实际所提供向心力,如图所示。所需向心力所需向心力圆周切线方向圆周切线方向mr2切线方向切线方向mr2第8页自测自测3如图是摩托车比赛转弯时情形,转弯处路面常是外高内低,摩托车转弯有一个最大安全速度,若超出此速度,摩托车将发生滑动。
5、对于摩托车滑动问题,以下叙述正确是()A.摩托车一直受到沿半径方向向外离心力作用B.摩托车所受外力协力小于所需向心力C.摩托车将沿其线速度方向沿直线滑去D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去第9页答案B摩托车只受重力、地面支持力和地面摩擦力作用,不存在离心力,A项错误。当摩托车所受外力协力小于所需向心力时,摩托车将在切线方向与圆周之间做离心曲线运动,故B项正确,C、D项错误。第10页考点一运动学分析考点一运动学分析在分析传动装置各物理量时,要抓住不等量和相等量关系,表现为:1.同转动轴各点角速度相等,而线速度v=r与半径r成正比,向心加速度a=2r与半径r成正比。A点和B点在同轴一个圆盘上,如图甲
6、,圆盘转动时,它们角速度、线速度、周期存在以下定量关系:A=B,=,TA=TB,而且转动方向相同。考点突破考点突破第11页2.当皮带不打滑时,传动皮带与和皮带连接两轮边缘各点线速度大小相等,而两轮角速度=与半径r成反比,向心加速度a=与半径r成反比。A点和B点分别是两个轮子边缘上点,两个轮子用皮带连起来,而且皮带不打滑。如图乙,轮子转动时,它们线速度、角速度、周期存在以下定量关系:vA=vB,=,=,而且转动方向相同。第12页3.齿轮传动A点和B点分别是两个齿轮边缘上点,两个齿轮轮齿啮合。如图,齿轮转动时,它们线速度、角速度、周期存在以下定量关系:vA=vB,=,=。式中n1、n2分别表示两齿
7、轮齿数。两点转动方向相反。第13页典例典例1小明同学在学习了圆周运动知识后,设计了一个课题,名称为:快速测量自行车骑行速度。他构想是:经过计算踏脚板转动角速度,推算自行车骑行速度。经过骑行,他得到以下数据:在时间t内踏脚板转动圈数为N,那么踏脚板转动角速度=;要推算自行车骑行速度,还需要测量物理量有;自行车骑行速度计算公式v=。第14页答案2牙盘齿数m、飞轮齿数n、自行车后轮半径R(牙盘半径r1、飞轮半径r2、自行车后轮半径R)R 解析角速度=。设牙盘齿数为m,半径为r1,飞轮齿数为n,半径为r2,后轮半径为R,则自行车速度v=后R,对牙盘和飞轮有后r2=r1或后n=m,得v=2R=R=2。第
8、15页解答传动问题关键是确定各量关系,本题分析需要注意以下几个关系:角速度=2n=2。同轴两轮上各点角速度相同,由链条相连两轮边缘上各点线速度相同,线速度v=R。第16页1-1(湖北六校调研,18)如图所表示是磁带录音机磁带盒示意图,A、B为缠绕磁带两个轮子,其半径均为r。在放音结束时,磁带全部绕到了B轮上,磁带外缘半径为R,且R=3r。现在进行倒带,使磁带绕到A轮上。倒带时A轮是主动轮,其角速度是恒定,B轮是从动轮。经测定磁带全部绕到A轮上需要时间为t。则从开始倒带到A、B两轮角速度相等所需要时间()A.B.tC.tD.t第17页答案B因为A轮角速度一定,A轮磁带外缘半径随时间均匀增加,线速
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