高中圓周運(yùn)動(dòng)教案
發(fā)表時(shí)間:2020-10-27電荷在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
學(xué)生們有一個(gè)生動(dòng)有趣的課堂,離不開(kāi)老師辛苦準(zhǔn)備的教案,大家開(kāi)始動(dòng)筆寫自己的教案課件了。用心制定好教案課件的工作計(jì)劃,才能更好地安排接下來(lái)的工作!你們會(huì)寫教案課件的范文嗎?請(qǐng)您閱讀小編輯為您編輯整理的《電荷在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)》,歡迎大家閱讀,希望對(duì)大家有所幫助。
電荷在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)與臨界問(wèn)題
帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)所受的磁場(chǎng)力為洛侖茲力,本節(jié)重點(diǎn)研究洛侖茲力作用下的帶電粒子在磁場(chǎng)中做圓周運(yùn)動(dòng)的情況.
一、垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向射入的帶電粒子在磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)
1、垂直于勻強(qiáng)磁場(chǎng)方向射人的帶電粒子,在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中作勻速圓周運(yùn)動(dòng),與磁場(chǎng)是否充滿整個(gè)空間無(wú)關(guān),2、解做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題,關(guān)鍵是在分析物體受力圖景后尋找誰(shuí)提供向心力,從而建立動(dòng)力學(xué)方程.
例1.兩個(gè)粒子帶電量相等,在同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中只受磁場(chǎng)力而作勻速圓周運(yùn)動(dòng)().
A.若速率相等,則半徑必相等
D.若質(zhì)量相等,則周期必相等
C.若動(dòng)量大小相等,則半徑必相等
D.若動(dòng)能相等,則周期必相等
例2質(zhì)子()和α粒子()從靜止開(kāi)始,經(jīng)相同的電勢(shì)差加速后垂直進(jìn)入同一勻強(qiáng)磁場(chǎng)做圓周運(yùn)動(dòng),則這兩粒子的動(dòng)能之比=,軌道半徑之比=,周期之比=。
二、在有界磁場(chǎng)中帶電粒子作圓弧運(yùn)動(dòng)的研究
在有界磁場(chǎng)中,帶電粒子在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)可能不是一個(gè)完整的圓,而僅僅是一段圓弧.這時(shí)對(duì)帶電粒子運(yùn)動(dòng)的幾何分析則往往成為解題的關(guān)鍵.有界磁場(chǎng)中帶電粒子運(yùn)動(dòng)的幾何分析包括以下幾個(gè)方面:
1、確定圓弧軌跡的圓心
已知運(yùn)動(dòng)粒子在磁場(chǎng)邊界射入的速度方向和射出的速度方向時(shí),應(yīng)根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向和物體運(yùn)動(dòng)速度V的方向,運(yùn)用左手定則,確定射入點(diǎn)和射出點(diǎn)的洛侖茲力的方向,則圓心就在兩個(gè)洛侖茲力延長(zhǎng)線的交點(diǎn)上(如圖)
2、確定磁偏轉(zhuǎn)的角度帶電粒子射出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向與射人磁場(chǎng)時(shí)的速度方向間的夾角叫磁偏轉(zhuǎn)的磁偏角.磁偏角等于通過(guò)射入點(diǎn)和射出點(diǎn)的半徑的夾角,即圓心角θ.它又等于與圓心角同弧的圓周角的2倍,即θ=2α.
確定磁偏角有許多意義,例如求帶電粒子在有界磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間:,則
例3如圖所示,勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B、寬為d,一束電量為e的電子以速度v0沿垂直于磁感線并平行d的方向射入磁場(chǎng).已知電子射出磁場(chǎng)時(shí)的速度方向和原來(lái)入射方向的夾角是30°,則電子的質(zhì)量是,通過(guò)磁場(chǎng)的時(shí)間是。
例4.如圖中虛線MN是一垂直紙面的平面與紙面的交線,在平面右側(cè)的半空間存在一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向外.O是MN上的一點(diǎn),從O點(diǎn)可以向磁場(chǎng)區(qū)域發(fā)射電量為+q、質(zhì)量為m、速率為V的粒子,粒子射人磁場(chǎng)時(shí)的速度可在紙面內(nèi)各個(gè)方向,已知先后射入兩個(gè)粒子恰好在磁場(chǎng)中給定的P點(diǎn)相遇,P到O的距離為L(zhǎng).不計(jì)重力及粒子間的相互作用。
(1)、所考察的粒子在磁場(chǎng)中的軌道半徑.
(2)、求這兩個(gè)粒子從O點(diǎn)射人磁場(chǎng)的時(shí)間間隔.
三、帶電粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題
帶電粒子在局部磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)常伴隨著臨界問(wèn)題出現(xiàn),這也成了近年高考的熱點(diǎn)之一。
1、涉及粒子運(yùn)動(dòng)范圍的空間臨界問(wèn)題
例5.如圖所示,在X軸的上方(y≥0)存在著垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.在原點(diǎn)O有一個(gè)離子源向x軸上方的各個(gè)方向發(fā)射出質(zhì)量為m電量為q的正離子,速率都為v.對(duì)那些在xy平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的離子,在磁場(chǎng)中可能到達(dá)的最大x=,最大y=
2.涉及磁場(chǎng)所占據(jù)范圍的空間臨界問(wèn)題
例6.如圖所示,一帶電質(zhì)點(diǎn),質(zhì)量為m,電量為q,以平行于ox軸的速度v從y軸的a點(diǎn)射入圖中第一象限所示的區(qū)域,為了使該質(zhì)點(diǎn)能從y軸上的b點(diǎn)以垂直于ox軸的速度v射出,可在適當(dāng)?shù)牡胤郊右粋€(gè)垂直于xy平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),若此磁場(chǎng)僅分布在一個(gè)圓形區(qū)域內(nèi),試求這圓形磁場(chǎng)區(qū)域的最小半徑,重力忽略不計(jì).
例7絕緣材料制成的圓筒內(nèi),有一磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng),方向垂直紙面向里。一質(zhì)量為m,帶電量為+q的粒子,用指向圓筒圓心的速度垂直磁場(chǎng)從小孔D射入,粒子在筒內(nèi)發(fā)生兩次碰撞后又從小孔D射出,碰撞時(shí)沒(méi)有機(jī)械能損失,不考慮碰時(shí)間及重力和阻力的影響,則:P
A.粒子在筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)順序?yàn)镈—P—M—D;
B.粒子在筒內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)順序?yàn)镈—M—P—D;D
C.粒子運(yùn)動(dòng)速度為BqR/m,R是圓筒半徑;
D.粒子在筒內(nèi)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為πm/Bq;
3.涉及運(yùn)動(dòng)電荷相遇的時(shí)空臨界問(wèn)題
所謂相遇是指兩物體在同一時(shí)間恰好出現(xiàn)在同一空間,所以涉及到時(shí)空臨界問(wèn)題.
例8.如圖,在某裝置中有一勻強(qiáng)磁場(chǎng),磁感強(qiáng)度為B,方向垂直于OXy所在的紙面向外.某時(shí)刻在x=l0,y=0處,一質(zhì)子沿y軸的負(fù)方向進(jìn)入磁場(chǎng);同一時(shí)刻,在x=-l0,y=0處,一個(gè)α粒子進(jìn)入磁場(chǎng),速度方向與磁場(chǎng)垂直.不考慮質(zhì)子與α粒子的相互作用.設(shè)質(zhì)子的質(zhì)量為m,電量為e。
(1)、如果質(zhì)子經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O,它的速度為多大?
(2)、如果α粒子與質(zhì)子在坐標(biāo)原點(diǎn)相遇,α粒子的速度應(yīng)為何值,方向如何?
例9如圖1,L1和L2為兩平行的虛線,L1上方和L2下方都是垂直紙面向里的磁感強(qiáng)度相同的勻強(qiáng)磁場(chǎng),A、B兩點(diǎn)都在L2上.帶電粒子從A點(diǎn)以初速v與L2成30°角斜向上射出,經(jīng)過(guò)偏轉(zhuǎn)后正好過(guò)B點(diǎn),經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度方向也斜向上.不計(jì)重力,下列說(shuō)法中正確的是:
A.帶電粒子經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)速度一定跟在A點(diǎn)時(shí)速度相同
B.若將帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)的初速度變大(方向不變),它仍能經(jīng)過(guò)B點(diǎn)
C.若將帶電粒子在A點(diǎn)時(shí)初速度的方向改為與L2成60°角斜向上,它就不一定經(jīng)過(guò)B點(diǎn)
D.此粒子一定帶正電荷
精選閱讀
勻速圓周運(yùn)動(dòng)的整合
勻速圓周運(yùn)動(dòng)的整合
學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律
2、能用牛頓第二定律處理勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題
重點(diǎn)難點(diǎn)
學(xué)習(xí)過(guò)程:通過(guò)例題鞏固本節(jié)內(nèi)容
1.在水平路面上轉(zhuǎn)彎的汽車,向心力是【】
A.重力和支持力B.重力、支持力、牽引力的合力
C.滑動(dòng)摩擦力D.靜摩擦力
2.如圖所示,汽車以一定的速度經(jīng)過(guò)一個(gè)圓弧形橋面的頂點(diǎn)時(shí),關(guān)于汽車的受力及汽車對(duì)橋面的壓力情況,以下說(shuō)法正確的是【】
A.在豎直方向汽車受到三個(gè)力:重力和橋面的支持力和向心力
B.在豎直方向汽車只受兩個(gè)力,重力和橋面的支持力
C.汽車對(duì)橋面的壓力小于汽車的重力
D.汽車對(duì)橋面的壓力大于汽車的重力
3.關(guān)于鐵道轉(zhuǎn)彎處內(nèi)、外鐵軌間的高度關(guān)系,下列說(shuō)法中正確的是【】
A.內(nèi)、外軌一樣高,以防列車傾倒造成翻車事故
B.外軌比內(nèi)軌略高,這樣可以使列車順利轉(zhuǎn)彎,減少車輪與鐵軌的側(cè)向擠壓
C.因?yàn)榱熊囖D(zhuǎn)彎處有向內(nèi)傾倒的可能,故一般使內(nèi)軌高于外軌,以防列車翻倒
D.以上說(shuō)法均不對(duì)
4.飛行員的質(zhì)量為m,假如他駕駛飛機(jī)在豎直平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng),在其圓周運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)和最低點(diǎn),飛行員對(duì)座椅產(chǎn)生的壓力情況是【】
A.在最高點(diǎn)最大B.在最低點(diǎn)最大
C.相等D.在最低點(diǎn)比在最高點(diǎn)大mg
5.冰面對(duì)溜冰運(yùn)動(dòng)員的最大摩擦力為運(yùn)動(dòng)員重力的k倍,在水平冰面上沿半徑為R的圓周滑行的運(yùn)動(dòng)員,若依靠摩擦力充當(dāng)向心力,其安全速度為【】
A.V=kRgB.V≤kRg
C.V≤2kRgD.V≤Rgk
6.火車轉(zhuǎn)彎做圓周運(yùn)動(dòng),如果外軌和內(nèi)軌一樣高,火車能勻速通過(guò)彎道做圓周運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法中正確的是【】
A.火車通過(guò)彎道向心力的來(lái)源是外軌的水平彈力,所以外軌容易磨損
B.火車通過(guò)彎道向心力的來(lái)源是內(nèi)軌的水平彈力,所以內(nèi)軌容易磨損
C.火車通過(guò)彎道向心力的來(lái)源是火車的重力,所以內(nèi)外軌道均不磨損
D.以上三種說(shuō)法都是錯(cuò)誤的
7.一根輕繩中,線段OA=AB,A、B兩球質(zhì)量相等,它們繞O點(diǎn)在光滑的水平面上以相同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),如圖所示,兩段線拉力之比TAB:TOA=。
8.如圖所示,A、B兩輪半徑之比為1:3,兩輪邊緣擠壓在一起,
在兩輪轉(zhuǎn)動(dòng)中,接觸點(diǎn)不存在打滑的現(xiàn)象,則兩輪邊緣的線速度大小之比等于。兩輪的轉(zhuǎn)數(shù)之比等于,A輪半徑中點(diǎn)與B輪邊緣的角速度大小之比等于。
9.一架滑翔機(jī)以180km/h的速率,沿著半徑為1200m的水平圓弧飛行,計(jì)算機(jī)翼和水平面間夾角的正切值.(取g=10m/s2)
10.一輛質(zhì)量m=2.0t的小轎車,駛過(guò)半徑R=90m的一段圓弧形橋面,取g=10m/s2.求:
(1)若橋面為凹形,汽車以20m/s的速度通過(guò)橋面最低點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面壓力是多大?
(2)若橋面為凸形,汽車以10m/s的速度通過(guò)橋面最高點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面壓力是多大?
(3)汽車以多大速度通過(guò)凸形橋面頂點(diǎn)時(shí),對(duì)橋面剛好沒(méi)有壓力?
小結(jié):
勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析
一名合格的教師要充分考慮學(xué)習(xí)的趣味性,高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是高中教師需要精心準(zhǔn)備的。教案可以讓學(xué)生更好地進(jìn)入課堂環(huán)境中來(lái),幫助高中教師有計(jì)劃有步驟有質(zhì)量的完成教學(xué)任務(wù)。所以你在寫高中教案時(shí)要注意些什么呢?小編特地為大家精心收集和整理了“勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析”,供大家參考,希望能幫助到有需要的朋友。
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)
1、進(jìn)一步理解向心力的概念.
2、理解向心力公式,進(jìn)一步明確勻速圓周運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生條件,掌握向心力公式的應(yīng)用.
能力目標(biāo)
1、培養(yǎng)在實(shí)際問(wèn)題中分析向心力來(lái)源的能力.
2、培養(yǎng)運(yùn)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.
情感目標(biāo)
1、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生關(guān)心周圍事物的習(xí)慣.
教學(xué)建議
教材分析
教材首先明確提出向心力是按效果命名的力,任何一個(gè)力或幾個(gè)力的合力只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度,它就是物體所受的向心力,接著詳細(xì)介紹了火車轉(zhuǎn)彎和汽車過(guò)拱橋兩個(gè)常見(jiàn)的實(shí)際問(wèn)題.后面又附有思考與討論,開(kāi)拓學(xué)生的思維.
教法建議
1、培養(yǎng)學(xué)生分析向心力來(lái)源的能力,分析問(wèn)題時(shí),要首先引導(dǎo)學(xué)生對(duì)做周圍運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力情況分析,并讓學(xué)生清楚地認(rèn)識(shí)到求出物體沿半徑方向受到的合外力,就是提供給物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力.
2、培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物體知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.通過(guò)例題的分析與討論(結(jié)合動(dòng)畫或課件),引導(dǎo)學(xué)生從中領(lǐng)悟掌握運(yùn)用向心力公式的思路和方法.即:第一:根據(jù)物體受力情況分析向心力的來(lái)源,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體.
第二:運(yùn)用向心力公式計(jì)算做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力.
第三:由物體實(shí)際受到的力提供了它所需要的向心力,列出方程求解.
3、可多舉一些實(shí)例讓學(xué)生分析.向心力可由重力、彈力、摩擦力等單獨(dú)提供,也可由它們的合力提供.
4、在講述汽車過(guò)拱橋的問(wèn)題時(shí),汽車做的是變速圓周運(yùn)動(dòng),對(duì)此要根據(jù)牛頓第二定律的瞬時(shí)性向?qū)W生指出:在變速圓周運(yùn)動(dòng)中,物體在各位置受到的向心力分別產(chǎn)生了物體通過(guò)各位置的向心加速度,向心力公式仍是適用的.但要注意,對(duì)于物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的情況,只有在物體通過(guò)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí),向心力才是合外力.同時(shí),還可以向?qū)W生指出:此問(wèn)題中出現(xiàn)的汽車對(duì)橋面的壓力大于或小于車重的現(xiàn)象,是發(fā)生在圓周運(yùn)動(dòng)中的超重或失重現(xiàn)象.
教學(xué)設(shè)計(jì)方案
勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析
教學(xué)重點(diǎn):分析向心力來(lái)源.
教學(xué)難點(diǎn):實(shí)際問(wèn)題的處理方法.
主要設(shè)計(jì):
一、討論向心力的來(lái)源:
例如:萬(wàn)有引力提供向心力(人造地球衛(wèi)星);彈力提供向心力(繩系小球在光滑水平面上的勻速圓周運(yùn)動(dòng));摩擦力力提供向心力(物價(jià)在轉(zhuǎn)盤上隨轉(zhuǎn)盤一起轉(zhuǎn)動(dòng));合力提供向心力(圓錐擺等).
二、討論火車轉(zhuǎn)彎:
(一)展示圖片1:火車車輪有凸出的輪緣.
(二)展示課件1:外軌作用在火車輪緣上的力F是使火車必須轉(zhuǎn)彎的向心力.
(三)展示課件2:外軌高于內(nèi)軌時(shí)重力與支持力的合力是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力.
(四)討論:為什么轉(zhuǎn)彎處的半徑和火車運(yùn)行速度有條件限制?
三、討論汽車過(guò)拱橋:
(一)思考:汽車過(guò)拱橋時(shí),對(duì)橋面的壓力與重力誰(shuí)大?
(二)展示課件3:汽車過(guò)拱橋在最高點(diǎn)的受力情況(變變)
(三)展示課件4:汽車過(guò)凹形橋時(shí)低點(diǎn)時(shí)的受力情況(變變)
(四)總結(jié)在圓周運(yùn)動(dòng)中的超重、失重情況.
探究活動(dòng)
1、蕩秋千時(shí),你對(duì)秋千底座的壓力大小恒定嗎?請(qǐng)你想辦法實(shí)際驗(yàn)證一下,并解釋為什么?
2、請(qǐng)觀察一下,建筑工地上用來(lái)砸實(shí)地面的“電動(dòng)夯”工作時(shí)的情況:什么時(shí)候底座離開(kāi)地面?什么時(shí)候砸向地面?為什么會(huì)出這樣的結(jié)果?
勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的描述
4.1《勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的描述》學(xué)案Z
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1、知道什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)
2、理解什么是線速度、角速度和周期
3、理解線速度、角速度和周期之間的關(guān)系
【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】
理解線速度、角速度和周期
【知識(shí)要點(diǎn)】
1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的概念:質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),在相等的里通過(guò)的相等的運(yùn)動(dòng).
2.描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量及其關(guān)系
(1)線速度v:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體通過(guò)的弧長(zhǎng)s跟通過(guò)這段弧長(zhǎng)所用時(shí)間t的,叫運(yùn)動(dòng)物體的線速度,其方向與,v=s/t.
(2)角速度ω:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,連接物體和圓心的半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度φ跟所用時(shí)間t的叫角速度,ω=φ/tv=ωR.
(3)周期T:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的叫做周期T,單位是秒(s).
T=.
(4)頻率f(轉(zhuǎn)速n):物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),1s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的稱為頻率f,單位是Hz(r/s),如果用1min內(nèi)運(yùn)動(dòng)的周數(shù)表示則稱為,單位用r/min表示.f=60nT=1/f.
3.線速度、角速度、周期之間的關(guān)系
ωωr
討論:1)當(dāng)v一定時(shí),ω與r成反比
2)當(dāng)ω一定時(shí),v與r成正比
3)當(dāng)r一定時(shí),v與ω成正比
方法:
(1)圓周運(yùn)動(dòng)的線速度方向的確定:找出圓周的切線方向,線速度的方向即切線方向.
(2)皮帶和齒輪傳動(dòng)的線速度與角速度關(guān)系判斷:齒輪和皮帶傳動(dòng)中,齒輪咬合處和同一皮帶上的輪緣線速度相等,同軸轉(zhuǎn)盤角速度相等.
(時(shí)間、圓弧長(zhǎng)度,比值、軌跡相切,比值,時(shí)間,周期個(gè)數(shù)、轉(zhuǎn)速n,)
【典型例題】
【例1】如圖所示,皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),皮帶上A、B點(diǎn)及輪上C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況是
A.vA=vB,vB>vCB.ωA=ωB,vB>vC
C.vA=vB,ωB=ωCD.ωA>ωB,vB=vC
解析:同一根皮帶連接,則線速度相等,所以A、B兩點(diǎn)線速度相等;同一轉(zhuǎn)盤上各點(diǎn)的角速度相等,所以B、C兩點(diǎn)的角速度相等,半徑大的線速度大.
答案:AC
【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】
1.關(guān)于作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的向心加速度,下列說(shuō)法正確的是:()
A.向心加速度的大小和方向都不變
B.向心加速度的大小和方向都不斷變化
C.向心加速度的大小不變,方向不斷變化
D.向心加速度的大小不斷變化,方向不變
2.對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是:()
A.根據(jù)公式a=v2/r,可知其向心加速度a與半徑r成反比
B.根據(jù)公式a=ω2r,可知其向心加速度a與半徑r成正比
C.根據(jù)公式ω=v/r,可知其角速度ω與半徑r成反比
D.根據(jù)公式ω=2πn,可知其角速度ω與轉(zhuǎn)數(shù)n成正比
3.機(jī)械手表的時(shí)針、分針、秒針的角速度之比為()
A.1:60:360B.1:12:360C.1:12:720D.1:60:7200
4.甲、乙兩個(gè)物體分別放在廣州和北京,它們隨地球一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),下面說(shuō)法正確的是()
A.甲的線速度大,乙的角速度小B.甲的線速度大,乙的角速度大
C.甲和乙的線速度相等D.甲和乙的角速度相等
5.一個(gè)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,如果半徑不變,而速率增加到原來(lái)速率的三倍,其向心力增加了
64牛頓,那么物體原來(lái)受到的向心力的大小是()
A.16NB.12NC.8ND.6N
6.同一輛汽車以同樣大小的速度先后開(kāi)上平直的橋和凸形橋,在橋的中央處有()
A.車對(duì)兩種橋面的壓力一樣大B.車對(duì)平直橋面的壓力大
C.車對(duì)凸形橋面的壓力大D.無(wú)法判斷
7.一個(gè)直徑為d的飛輪繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)速為n時(shí),附在輪邊沿上與圓心同高處的水滴脫離飛輪飛出.求證水滴上升的最大高度h=π2n2d2/(2g).
答案:
題號(hào)123456
答案CDCDCB
7.證明:轉(zhuǎn)輪的線速度為v=rω=dω/2=2πd/2T=πdn.
水滴以該速度沿切線飛出,做豎直上拋運(yùn)動(dòng).
根據(jù)豎直上拋的公式,其最大高度等于h=v2/(2g)=π2n2d2/(2g),得證.
高一物理勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的描述
第1節(jié)勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的描述
從容說(shuō)課
教材首先明確要研究圓周運(yùn)動(dòng)中的最簡(jiǎn)單的情況——?jiǎng)蛩賵A周運(yùn)動(dòng),接著從描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢的角度引入線速度、角速度的概念及周期、頻率、轉(zhuǎn)速等概念,最后推導(dǎo)出線速度、角速度、周期間的關(guān)系,中間有一個(gè)思考與討論作為鋪墊.
關(guān)于線速度、角速度、周期等概念的教學(xué)建議是:通過(guò)生活實(shí)例(齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)或皮帶傳動(dòng)裝置)或多媒體資料,讓學(xué)生切實(shí)感受到做圓周運(yùn)動(dòng)的物體有運(yùn)動(dòng)快慢與轉(zhuǎn)動(dòng)快慢及周期之別,有必要引入相關(guān)的物理量加以描述.學(xué)習(xí)線速度的概念,可以根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的概念(結(jié)合課件)引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)弧長(zhǎng)與時(shí)間t的比值保持不變的特點(diǎn),進(jìn)而引出線速度的大小與方向.同時(shí)應(yīng)向?qū)W生指出線速度就是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度.學(xué)習(xí)角速度和周期的概念時(shí),應(yīng)向?qū)W生說(shuō)明這兩個(gè)概念是根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和描述運(yùn)動(dòng)的需要而引入的.即物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),每通過(guò)一段弧長(zhǎng)都與轉(zhuǎn)過(guò)一定的圓心角相對(duì)應(yīng),因而物體沿圓周轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢也可以用轉(zhuǎn)過(guò)的圓心角φ與時(shí)間t的比值來(lái)描述,由此引入角速度的概念.又根據(jù)勻速圓周運(yùn)動(dòng)具有周期性的特點(diǎn),物體沿圓周轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢還可以用轉(zhuǎn)動(dòng)一圈所用時(shí)間的長(zhǎng)短來(lái)描述,為此引入了周期的概念.講述角速度的概念時(shí),不要求向?qū)W生強(qiáng)調(diào)角速度的矢量性.在講述概念的同時(shí),要讓學(xué)生體會(huì)到勻速圓周運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn):線速度的大小、角速度、周期和頻率保持不變的圓周運(yùn)動(dòng).
關(guān)于“線速度、角速度和周期間的關(guān)系”的教學(xué)建議是:結(jié)合課件引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到這幾個(gè)物理量在對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的描述上雖有所不同,但它們之間是有聯(lián)系的,并引導(dǎo)學(xué)生從如下思路理解它們之間的關(guān)系:
.
教學(xué)重點(diǎn)1.理解線速度、角速度和周期;
2.什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng);
3.線速度、角速度及周期之間的關(guān)系.
教學(xué)難點(diǎn)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)的理解,各量之間的關(guān)系及其應(yīng)用.
教具準(zhǔn)備投影儀、投影片、多媒體、轉(zhuǎn)臺(tái)、小傘.
課時(shí)安排1課時(shí)
三維目標(biāo)
一、知識(shí)與技能
1.知道什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng);
2.理解什么是線速度、角速度和周期;
3.理解線速度、角速度和周期之間的關(guān)系.
二、過(guò)程與方法
1.能夠用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)公式分析和解決有關(guān)問(wèn)題;
2.培養(yǎng)學(xué)生建立模型的能力及分析綜合能力;
3.滲透科學(xué)方法的教育.
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
通過(guò)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的教學(xué),使學(xué)生了解對(duì)于同一個(gè)問(wèn)題可以從不同的側(cè)面進(jìn)行研究.
教學(xué)過(guò)程
導(dǎo)入新課
物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓周,這樣的運(yùn)動(dòng)是很常見(jiàn)的,同學(xué)們能舉幾個(gè)例子嗎?(例:冰上芭蕾運(yùn)動(dòng)員表演時(shí)在冰上留下一個(gè)個(gè)圓圈;游樂(lè)場(chǎng)中坐在空中轉(zhuǎn)椅上的游客都在沿圓周運(yùn)動(dòng);轉(zhuǎn)動(dòng)的電風(fēng)扇上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng);地球和各個(gè)行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)等)
今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)最簡(jiǎn)單的圓周運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蛩賵A周運(yùn)動(dòng).
推進(jìn)新課
一、勻速圓周運(yùn)動(dòng)
1.用多媒體投影一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),在相等的時(shí)間里通過(guò)相等的弧長(zhǎng).
2.課件展示定義:質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),如果在相等的時(shí)間里通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度相同——這種運(yùn)動(dòng)就叫勻速圓周運(yùn)動(dòng).
3.舉例:通過(guò)放錄像讓學(xué)生感知:一個(gè)電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其上各點(diǎn)所做的運(yùn)動(dòng),地球和各個(gè)行星繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng),都認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動(dòng).
4.實(shí)驗(yàn):通過(guò)調(diào)節(jié)電風(fēng)扇調(diào)速開(kāi)關(guān),每次風(fēng)扇都做圓周運(yùn)動(dòng),但快慢不同,過(guò)渡引入下一問(wèn)題.
二、描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量
1.線速度
物體在相等的時(shí)間里通過(guò)的圓弧長(zhǎng)相等,如機(jī)械鐘表針尖的運(yùn)動(dòng).
思考:勻速周圓運(yùn)動(dòng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是具有周期性.用什么物理量可以描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢?
a:分析:物體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t增大幾倍,通過(guò)的弧長(zhǎng)也增大幾倍,所以對(duì)于某一勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言,s與t的比值越大,物體運(yùn)動(dòng)得越快.
b:線速度:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的弧長(zhǎng)與時(shí)間的比值.
①線速度是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度.
②線速度是矢量,它既有大小,又有方向.
演示:水淋在小傘上,同時(shí)搖動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái).
觀察:水滴沿切線方向飛出.
思考:說(shuō)明什么?
【合作探究】
飛出的水滴在離開(kāi)傘的瞬間,由于慣性要保持原來(lái)的速度方向,因而表明了切線方向即為此時(shí)刻線速度的方向.
線速度的大小:
v線速度m/s
s→弧長(zhǎng)→m
t→時(shí)間→s
線速度的方向:在圓周各點(diǎn)的切線方向上.
③討論:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度是不變的嗎?
結(jié)論:勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種非勻速運(yùn)動(dòng),因?yàn)榫€速度的方向在時(shí)刻改變.
2.角速度
a:學(xué)生閱讀課文有關(guān)內(nèi)容.
b:出示閱讀思考題:
①角速度是表示____________的物理量.
②角速度等于____________和____________的比值.
③角速度的單位是____________.
c:說(shuō)明:對(duì)某一確定的勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言,角速度ω是恒定的.
d:強(qiáng)調(diào)角速度單位的寫法rad/s.
3.周期、頻率和轉(zhuǎn)速
a:學(xué)生閱讀課文有關(guān)內(nèi)容
b:出示閱讀思考題:
①____________叫周期,____________叫頻率,____________叫轉(zhuǎn)速.
②它們分別用什么字母表示?
③它們的單位分別是什么?
閱讀結(jié)束后,學(xué)生自己復(fù)述上邊思考題.
4.線速度、角速度、周期之間的關(guān)系
a:過(guò)渡:既然線速度、角速度、周期都是用來(lái)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量,那么它們之間有什么樣的關(guān)系呢?
b:用投影片出示思考題
一物體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)
①它運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫____________,用T表示.它在周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的弧長(zhǎng)為_(kāi)___________,由此可知它的線速度為_(kāi)________.
②一個(gè)周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度為_(kāi)________,物體的角速度為_(kāi)________.
c:通過(guò)思考題總結(jié)得到:
d:討論v=ωr
①當(dāng)v一定時(shí),ω與r成反比;
②當(dāng)ω一定時(shí),v與r成正比;
③當(dāng)r一定時(shí),v與ω成正比.
多媒體課件展示:
三個(gè)量之間的關(guān)系
思考:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),v、ω、T是否改變?(ω、T不變,v大小不變、方向變)
講述:勻速周周運(yùn)動(dòng)是勻速率圓周運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)稱,它是一種變速運(yùn)動(dòng).
三、實(shí)例分析(用投影片出示)
【例題剖析1】分析下圖中,A、B兩點(diǎn)的線速度有什么關(guān)系?
【教師精講】主動(dòng)輪通過(guò)皮帶、鏈條、齒輪等帶動(dòng)從動(dòng)輪的過(guò)程中,皮帶(鏈條)上各點(diǎn)以及兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等.
【例題剖析2】分析下列情況下,輪上各點(diǎn)的角速度有什么關(guān)系?
【教師精講】同一輪上各點(diǎn)的角速度相同.
【例題剖析3】如下圖所示為皮帶傳動(dòng)裝置,主動(dòng)軸O1上有兩個(gè)半徑分別為R和r的輪,O2上的輪半徑為r′,已知R=2r,,設(shè)皮帶不打滑,問(wèn):ωA∶ωB=?ωB∶ωC=??vA∶vB=?vA∶vC=?
【教師精講】A、B同軸,故ωA∶ωB=1∶1
因B與C用皮帶傳動(dòng),所以vA∶vB=1∶1
vB=ωBRvC=ωCr′
.
【例題剖析4】一汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄每分鐘轉(zhuǎn)2400周,求:
(1)曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的周期與角速度;
(2)距轉(zhuǎn)軸r=0.2m點(diǎn)的線速度.
解析:(1)由于曲柄每秒鐘轉(zhuǎn)周,周期T為s;而每轉(zhuǎn)一周為2πrad,因此曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度
ω=rad/s=251rad/s;
(2)已知r=0.2m,因此這一點(diǎn)的線速度
v=ωr=251×0.2m/s=50.2m/s.
由上可知?jiǎng)蛩俎D(zhuǎn)動(dòng)物體的角速度與周期之間的關(guān)系是
.
四、鞏固訓(xùn)練
1.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體線速度的___________不變,___________時(shí)刻在變,所以線速度是___________(填“恒量”或“變量”),所以在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,勻速的含義是___________.
2.對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,哪些物理量是一定的?
3.某電鐘上秒針、分針、時(shí)針的長(zhǎng)度比為d1∶d2∶d3=3∶2∶1,求:
(1)秒針、分針、時(shí)針尖端的線速度之比;
(2)秒針、分針、時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比.
4.一個(gè)圓環(huán),以豎直直徑AB為軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng),如圖所示,則環(huán)上M、N兩點(diǎn)的線速度的大小之比vM∶vN=___________;角速度之比ωM∶ωN=___________;周期之比TM∶TN=___________.
5.如圖所示,轉(zhuǎn)軸O1上固定有兩個(gè)半徑分別為R和r的輪,用皮帶傳動(dòng)O2輪,O2的輪半徑是r′,若O1每秒鐘轉(zhuǎn)了5圈,R=1m,r=r′=0.5m,則:
(1)大輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=___________rad/s;(31.4)
(2)圖中A、C兩點(diǎn)的線速度分別是va=___________m/s,vc=___________m/s.
參考答案:
1.大小方向變量速率不變2.角速度周期3.(1)2160∶24∶1(2)720∶12∶14.∶11∶11∶15.(1)31.4(2)15.731.4
課堂小結(jié)
本節(jié)課學(xué)習(xí)了勻速圓周運(yùn)動(dòng)及描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量,要掌握它們的含義及求解公式,弄清它們間的聯(lián)系,為后面的學(xué)習(xí)作好準(zhǔn)備.本章主要掌握:
1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)是勻速率圓周運(yùn)動(dòng),它是一種變速運(yùn)動(dòng).
2.描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量:
線速度:v=s/t
角速度:ω=φ/t
周期與頻率:f=1/T
相互關(guān)系:v=2πr/Tω=2π/Tv=rω
布置作業(yè)
課本P67作業(yè)4、5、6.
板書設(shè)計(jì)
1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)
(1)勻速圓周運(yùn)動(dòng):質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),如果在相等的時(shí)間里通過(guò)的圓弧長(zhǎng)度相等,這種運(yùn)動(dòng)就叫勻速圓周運(yùn)動(dòng).
(2)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng).
2.線速度
(1)概念:線速度就是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度.用來(lái)描述做勻速圓周運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)快慢和方向.
(2)大?。鹤鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的弧長(zhǎng)s與所用時(shí)間t的比值,即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的弧長(zhǎng),表示線速度的大小.
(量度式)
(3)方向:在圓周該點(diǎn)的切線方向上.
(4)單位:m/s.
3.角速度
(1)概念:連接運(yùn)動(dòng)物體和圓心的半徑轉(zhuǎn)過(guò)的角度φ跟所用時(shí)間t的比值,叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度.
(2)公式:角速度用ω來(lái)表示,有(量度式).
(3)單位:在SI制中,角速度的單位是弧度每秒,符號(hào)是rad/s.
4.周期、頻率和轉(zhuǎn)速
(1)周期:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫做周期.符號(hào)用T表示,單位是s.
(2)頻率:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的周數(shù),即周期的倒數(shù),叫做頻率.符號(hào)用f表示,單位是Hz.
f=1/T
(3)轉(zhuǎn)速:做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圈數(shù)叫轉(zhuǎn)速.符號(hào)用n表示,單位是r/s、r/min.
5.線速度、角速度、周期之間的關(guān)系
.
活動(dòng)與探究
觀察與測(cè)量:請(qǐng)研究一下自行車飛輪與中軸輪盤通過(guò)鏈條的連接關(guān)系:測(cè)量一下各自的半徑,并思考驗(yàn)證兩輪的角速度關(guān)系;邊緣點(diǎn)的線速度大小關(guān)系;研究一下“變速自行車”的變速原理.