匀速圆周运动
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匀速圆周运动1. 引言匀速圆周运动是物体在一个固定半径的圆形轨道上均匀运动的现象。
在匀速圆周运动中,物体保持恒定的速度,而其方向则不断改变,一直保持向心方向。
本文将介绍匀速圆周运动的相关概念、公式和实际应用。
2. 理论基础在匀速圆周运动中,物体在圆形轨道上运动,速度大小保持不变,但其方向随时间改变。
根据牛顿第一定律,物体将沿着保持匀速的路径继续运动,直到受到外力的作用。
3. 相关概念3.1 圆周运动圆周运动是物体在一个固定半径的圆形轨道上运动。
在圆周运动中,物体的速度大小保持不变,但其方向不断改变。
物体在轨道上运动的轨迹是一个圆,被称为圆周运动。
3.2 角速度角速度是描述物体在圆周运动中旋转快慢的物理量。
它表示单位时间内物体绕圆心旋转的角度。
角速度的单位通常为弧度/秒(rad/s)。
3.3 周期周期是描述匀速圆周运动的时间间隔的物理量。
它表示物体绕圆周运动一周所需要的时间。
周期的单位通常为秒(s)。
3.4 频率频率是描述匀速圆周运动每单位时间内发生的周期次数的物理量。
它表示每秒钟发生的周期次数。
频率的单位通常为赫兹(Hz)。
4. 相关公式在匀速圆周运动中,存在一些基本的公式来描述物体的运动情况:4.1 弧长公式匀速圆周运动中,物体在单位时间内所走过的弧长与物体的平均速度成正比。
弧长公式可以表示为:s = r * θ其中,s表示弧长,r表示圆的半径,θ表示物体在单位时间内所旋转的角度。
4.2 速度公式匀速圆周运动中,物体的速度大小保持不变,且始终指向圆心。
速度公式可以表示为:v = r * ω其中,v表示速度大小,r表示圆的半径,ω表示角速度。
4.3 周期和频率公式匀速圆周运动中,物体围绕圆周运动的周期和频率可以通过以下公式计算:T = 2π / ωf = 1 / T其中,T表示周期,ω表示角速度,f表示频率。
5. 实际应用匀速圆周运动在生活和科学研究中有许多实际应用。
以下是匀速圆周运动的一些实际应用:•天体运动:行星、卫星等天体的运动可以描述为匀速圆周运动。
匀速圆周运动匀速圆周运动是一种特殊的运动形式,在许多物理问题中都有很大的应用。
本文将对该运动形式进行详细的介绍,以便读者更好地理解。
1. 基本概念匀速圆周运动是指物体在一个平面内以恒定的速度绕着一个固定的圆周运动。
在该运动过程中,物体的运动轨迹为圆周,速度大小不变,只有速度方向不断改变。
这种运动形式具有周期性,即物体在一个周期内绕圆周运动一周,并回到起点。
周期与圆周运动的半径、物体速度有关。
在匀速圆周运动中,物体所受的向心力与圆周运动有密切关系。
向心力的大小等于质量乘以加速度,并向圆心方向作用。
物体能够维持圆周运动,是因为向心力与速度方向垂直,能够改变速度方向,而不改变速度大小。
当向心力消失时,物体将沿着其初始速度直线运动。
2. 对匀速圆周运动的图解分析对于匀速圆周运动,我们可以通过图解的方式来进行分析。
如图1所示,物体在圆周上运动。
在该运动过程中,速度方向与切线方向一致,而向心力方向与半径方向一致。
由于物体的速度大小不变,所以物体在圆周上的运动速度可以表示为:v=2πr/T其中,v表示物体的速度大小,r表示圆半径,T表示运动周期。
由于速度方向垂直于向心力方向,所以物体所受的向心加速度可以表示为:a=v²/r由牛顿第二定律可得,物体所受的向心力为:F=m·a=m·v²/r其中,m表示物体质量。
可以看出,向心力与圆周半径成反比,与物体速度平方成正比。
3. 匀速圆周运动中的能量守恒在匀速圆周运动的过程中,物体所受的向心力不做功,只改变速度的方向,而不改变速度的大小。
因此,匀速圆周运动中的动能守恒定律为:E=1/2·mv²其中,E表示动能,m表示质量,v表示速度大小。
又由于向心力不做功,所以匀速圆周运动中的势能守恒定律为:E=mgh其中,h表示物体与引力场的距离。
由于匀速圆周运动中没有引力场,所以势能守恒定律并不适用。
但是,如果考虑依靠引力场来产生向心力的情况,则动能和势能的和将守恒。
匀速圆周运动匀速圆周运动是物体沿着一个固定半径的圆周以恒定的速度运动。
这种运动在日常生活中随处可见,例如行人在公园散步、地球绕太阳运动等。
本文将从物体的路径、速度、加速度以及相关物理应用等多个方面进行探讨和解析。
首先,匀速圆周运动中物体的路径是一个圆周。
无论是小球在弹弓中飞行,还是地球绕太阳运动,物体都会形成一个完整的圆形轨迹。
这个圆周的半径是固定的,即物体离圆心的距离。
在匀速圆周运动中,物体沿着圆周运动,始终保持与圆心的距离不变。
其次,匀速圆周运动中物体的速度是恒定的。
这意味着物体在圆周上任意一点的速度大小是相同的,方向也相同。
以人在公园散步为例,无论是在起点、中间还是终点,我们的步伐节奏都是一样的。
同样地,在地球绕太阳运动中,地球上的任何一个地方(除了极点)都以相同的速度绕着太阳旋转。
然而,尽管速度恒定,匀速圆周运动的物体仍然存在加速度。
加速度的方向始终垂直于速度的方向,指向圆心。
这是因为物体的速度不断改变,尽管速度大小保持不变,但方向不同,所以需要一个向心加速度来保持物体沿着圆周运动。
这个向心加速度的大小取决于物体的质量和圆周的半径,可以通过公式 a = v²/r 来计算,其中 a 是向心加速度,v 是物体的速度,r 是圆周的半径。
匀速圆周运动在生活中有许多实际应用。
例如,汽车在转弯时会受到向心力的作用,向心力的大小取决于车辆的速度和转弯的半径。
为了保持安全,驾驶员需要根据道路的情况和车辆的性能选择合适的速度。
同样地,摩天轮的运动也是匀速圆周运动的一个例子,乘客会体验到向心力带来的刺激感。
除了物理学,匀速圆周运动还与数学和工程学等学科有关。
在数学中,圆周运动可以用三角函数来描述。
通过计算圆周上的坐标和角度,我们可以确定物体在任意一点的位置。
在工程学中,匀速圆周运动常常被用于设计和分析机械系统,例如汽车转向、旋转机械等。
总之,匀速圆周运动是物体以恒定速度沿着一个固定半径的圆周运动。
匀速圆周运动当一质点或物体绕某一固定点做圆周运动,且平均角速度恒定时,我们称之为匀速圆周运动。
这种运动形式常见于多种物理现象中,如行星绕太阳运动、卫星绕地球运动等。
1. 性质1.1 运动方向恒定:质点在做匀速圆周运动时,偏向心力与速度方向垂直,使得质点沿圆周运动。
因此,质点在对运动方向有影响的外力作用下,运动方向仍旧呈现恒定的状态。
1.2 角速度恒定:匀速圆周运动中,角速度ω始终为常数,其大小由圆周运动的半径r、线速度v以及ω的定义式ω=v/r共同决定。
当半径和线速度均恒定时,角速度也随之恒定。
1.3 周期是固定的:由于角速度ω为恒定值,周期T也将是不变的。
周期可以被定义为质点在做一圆周运动中所需的时间,或者是一个圆周运动完成的次数。
2. 公式2.1 匀速圆周运动的周期公式:T=2πr/v其中,T代表圆周运动的周期,r代表圆周的半径,v代表线速度。
2.2 线速度与半径之间的关系:v=rω其中,v代表线速度,r代表半径,ω代表角速度。
2.3 运动的加速度公式:a=v²/r其中,a代表质点在圆周运动中的加速度,v代表线速度,r代表半径。
3. 应用匀速圆周运动在现实中的应用非常广泛。
在天体物理学中,行星绕太阳运动和卫星绕地球运动都属于匀速圆周运动,并被广泛应用于天体运动的研究。
此外,在众多机械设备中,旋转部件的运动也往往是匀速圆周运动,例如发动机的曲轴运动、水泵的叶轮运动等。
4. 总结匀速圆周运动是一种常见的运动形式,其关键特征是角速度、周期和运动方向的稳定性。
通过理解匀速圆周运动的性质和公式,我们可以更好地应用它们于实际场景,加深对物理学基础知识的理解。
匀速圆周运动匀速圆周运动是一种在物理学中经常讨论的运动形式。
它指的是一个物体在圆周轨道上以匀速运动的过程。
在这种运动中,物体沿着一个半径固定的圆周轨道,速度大小恒定,方向不断改变。
匀速圆周运动有许多实际应用,比如在汽车和自行车的转向中,以及行星绕太阳公转等。
了解和理解匀速圆周运动对于我们分析和解释这些现象是至关重要的。
一、匀速圆周运动的基本概念和特点匀速圆周运动的基本概念是指物体在一个半径固定的圆周轨道上以恒定的速度运动。
以下是匀速圆周运动的一些特点:1. 运动速度恒定:在匀速圆周运动中,物体的线速度保持恒定。
线速度是物体在圆周轨道上运动的实际速度。
2. 加速度的方向发生变化:由于物体在圆周运动中不断改变运动方向,所以存在一个向心加速度。
向心加速度的方向指向圆心,大小与物体的速度和轨道半径有关。
3. 向心力:向心加速度与向心力之间存在着密切的关系。
向心力是使物体保持圆周运动的力,大小与物体的质量、向心加速度和轨道半径有关。
4. 周期和频率:在匀速圆周运动中,物体绕圆周运动一周所需的时间称为周期,用T表示。
频率是指单位时间内完成的运动周期数,用f表示。
周期和频率之间存在着倒数的关系,即f=1/T。
5. 圆周运动的力学方程:匀速圆周运动的物理规律可以用一些力学方程来描述。
例如,物体的位移与时间的关系可以用角度或弧长来表达,速度与加速度之间的关系可以用向心加速度来表示,等等。
二、匀速圆周运动的重要应用匀速圆周运动在物理学中有许多重要的应用。
以下是其中的一些例子:1. 汽车和自行车转弯:当我们在驾驶汽车或骑自行车时,需要通过转向来改变运动方向。
转弯的过程就是一个匀速圆周运动。
汽车或自行车在转弯时,会受到向心力的作用,这个力主要来自于轮胎对地面的摩擦力。
2. 行星运动:行星绕太阳的运动是一个典型的匀速圆周运动。
行星遵循了开普勒定律,其中第一定律指出行星轨道是一个椭圆,第二定律说明行星在轨道上的线速度是恒定的,第三定律规定了行星绕太阳的周期和轨道半径之间的关系。
匀速圆周运动公式
匀速圆周运动是指物体以恒定的速度、恒定的方向在水平面上沿着圆周运动的运动,其运动规律可用牛顿第二定律及矢量运动定律来解释。
根据矢量运动定律可以得到匀速圆周运动的速度公式:
v=rω
其中,v为物体的速度,r为物体运动的圆周半径,ω为物体的角速度。
角速度的定义为:
ω=2π/T
其中,T为物体在1周(即360°)内所用的时间。
根据以上定义,可以得到匀速圆周运动的速度公式:
v=r(2π/T)
这个公式表明,圆周运动的速度与物体所在圆周的半径和物体在1周(即360°)内所用的时间有关。
若物体所在圆周的半径为r,在1周(即360°)内所用的时间为T,则物体的速度为v=r(2π/T)
例如:一个物体在半径为5m的圆周上运动,在1周(即360°)内所用的时间为2s,那么该物体的速度为:v=5(2π/2s)=15πm/s。
匀速圆周运动的速度公式简单明了,只要知道物体所在圆周的半径和物体在1周(即360°)内所用的时间,就可以求出物体的速度。
例如,在地球表面上,若一个物体的圆周半径为6378km,在1周内所用的时间为24小时,则该物体的速度为:v=6378km (2π/24h)=465.2km/h。
总之,匀速圆周运动的物理公式为:v=r(2π/T),其中,v为物体的速度,r为物体运动的圆周半径,T为物体在1周(即360°)内所用的时间。
知道了这个公式,我们就可以计算出物体在圆周上的速度。
匀速圆周运动的定义
匀速圆周运动是一种物体在固定的转动半径上沿着一个圆形轨道,以
固定的角速度不断转动的运动形式。
首先,要认识到,角速度和角加
速度都是有量纲的,表示物体绕着固定轴转动的速度和加速度。
角速
度的量纲是角每秒,用弧度制的话,叫做弧度每秒,即rad/s;角加速度的量纲是角每二次方秒,用弧度制的话,叫做弧度每二次方秒,即
rad/s2。
其次,还要认识到,匀速圆周运动是指以恒定角速度沿着固定长度的
轨道运动,也就是说,物体的角加速度是零,所以它是一种匀速运动。
匀速圆周运动通常用来描述物体以恒定速度绕一个固定的轴转动,如
地球公转、地球自转和立体伞的开合等。
此外,匀速圆周运动还可以用来描述绕着圆形轨道进行反复运动的物体,如行星、卫星和摩擦轮等。
这些物体以恒定的角速度绕着圆形轨
道移动,而他们的角加速度不断变化,从而使他们的圆形轨道保持不变。
可以想象,如果物体在运动中角加速度不变,则物体将会沿着一
条线性轨道运动,而不是周围一个圆形轨道而行。
总之,匀速圆周运动是指以恒定角速度沿着固定长度的轨道运动,它
的角速度和角加速度存在量纲,而角加速度又不断变化,维持着物体
绕着固定轴转动的运动状态,使得物体沿着一个圆形轨道运动。
匀速圆周运动知识点解析1.匀速圆周运动的定义(1)轨迹是圆周的运动叫圆周运动。
(2)质点沿圆周运动,如果在相同时间里通过的弧长相等,这种运动叫匀速圆周运动。
(3)匀速圆周运动是最简单的圆周运动形式,也是最基本的曲线运动之一。
(4)匀速圆周运动是一种理想化的运动形式。
许多物体的运动接近这种运动,具有一定的实际意义。
一般圆周运动,也可以取一段较短的时间(或弧长)看成是匀速圆周运动。
2.周期(1)物体做匀速圆周运动时,运动一周所用的时间。
(2)周期用符号T表示,单位是秒。
(3)周期是反映重复性运动的运动快慢的物理量。
它从另一个角度描述了物体的运动。
3.线速度(1)物体做匀速圆周运动时,通过的弧长s跟通过这段弧长所用时间t的比值,叫运动物体线速度大小。
线速度的方向为圆周上某点的切线方向。
(2)线速度的计算公式:(3)线速度的意义:线速度实质上还是物体某一时刻的瞬时速度,虽然是用弧长和时间的比定义了速度大小,但当时间t趋于零时,弧长和为区别角速度而取名为线速度。
4.角速度转过这些角度所用时间t的比值,叫物体做匀速圆周运动的角速度。
(2)角速度计算公式:(3)角速度单位为:弧度/秒(rad/s)。
(4)角速度是矢量,方向为右手螺旋法则的大拇指的指向。
(5)角速度是描述转动快慢的物理量。
在描述转动效果时,它比用线速度描述更具有代表性。
5.向心加速度(1)匀速圆周运动的加速度方向匀速圆周运动的速度大小不变,速度的方向时刻在变,由于速度方向的变化,质点一定具有加速度,该加速度反映速度方向变化的快慢,该加速度的方向沿着半径指向圆心。
设质点沿半径是r的圆周做匀速圆周运动,在某时刻它处于A点,速度是vA,经过很短时间Δt后,运动到B点,速度为vB。
根据矢量合成的三角形法则可知,矢量vA与Δv之和等于vB,所以Δv是质点在A点时的加速度。
如图4-20。
时Δv便垂直于vA。
而vA是圆的切线,故Δv是指向圆心的。
即A点加速度指向圆心,所以匀速圆周运动的加速度又叫向心加速度。
完整版匀速圆周运动公式匀速圆周运动是指物体在圆周运动时,恒定地保持圆心和圆周的距离不变,且速度大小和方向均不发生变化的运动方式。
该运动是机械振动与波动中常见的一种运动方式,在各个领域都有广泛的应用。
本文将详细介绍各种匀速圆周运动的公式及其理论基础。
1.圆周运动基本公式在匀速圆周运动中,物体的速度、加速度、位移和位移角均可用下列基本公式表示:(1) 速度公式在匀速圆周运动中,物体的速度大小与其绕圆相对的位移角速度成正比。
设物体绕圆周的角速度为ω,半径为r,则其速度大小为v=ωr。
其中,角速度的单位为弧度/秒,速度的单位为米/秒。
(2) 加速度公式在匀速圆周运动中,物体的加速度方向指向圆心,大小为a=v²/r。
其中,加速度的单位为米/秒²。
(3) 位移公式在匀速圆周运动中,物体的位移长度为s=rθ。
其中,θ为物体绕圆的位移角,单位为弧度。
(4) 位移角公式在匀速圆周运动中,位移角θ与时间t成正比。
设总时间为T,则θ=ωt=2πT/T=2πt/T。
其中,T为圆周的周长,θ的单位为弧度,时间的单位为秒。
2.匀速圆周运动的周期和频率匀速圆周运动的周期T为物体绕圆一周所需的时间。
由于物体速度大小不变,故T与圆的周长成正比。
设圆的半径为r,则圆的周长为C=2πr,周期T=C/v=2πr/ω,公式中v为速度大小,ω为角速度大小。
匀速圆周运动的频率f为单位时间内绕圆的次数。
由于绕圆一周所需的时间为周期T,则频率f=1/T,单位为赫兹。
3.匀速圆周运动的角频率和角速度匀速圆周运动的角频率ω为物体绕圆一周所绕过的弧度数,与频率f成正比。
即ω=2πf,单位为弧度/秒。
匀速圆周运动的角速度ω为物体单位时间内绕圆所绕过的角度数,与速度v、半径r成正比。
即ω=v/r,单位为弧度/秒。
4.匀速圆周运动的离心力和向心力在匀速圆周运动中,物体正向圆心方向的加速度称为向心加速度,大小为a=v²/r。
向心加速度产生的力称为向心力,其方向与向心加速度相反,大小为F=m*v²/r,其中m为物体质量。
第四章 A 匀速圆周运动执教:上海外国语大学附属大境中学祁玉平一、教学任务分析匀速圆周运动是继直线运动后学习的第一个曲线运动,是对如何描述和研究比直线运动复杂的运动的拓展,是力与运动关系知识的进一步延伸,也是以后学习其他更复杂曲线运动(平抛运动、单摆的简谐振动等)的基础。
学习匀速圆周运动需要以匀速直线运动、牛顿运动定律等知识为基础。
从观察生活与实验中的现象入手,使学生知道物体做曲线运动的条件,归纳认识到匀速圆周运动是最基本、最简单的圆周运动,体会建立理想模型的科学研究方法。
通过设置情境,使学生感受圆周运动快慢不同的情况,认识到需要引入描述圆周运动快慢的物理量,再通过与匀速直线运动的类比和多媒体动画的辅助,学习线速度与角速度的概念。
通过小组讨论、实验探究、相互交流等方式,创设平台,让学生根据本节课所学的知识,对几个实际问题进行讨论分析,调动学生学习的情感,学会合作与交流,养成严谨务实的科学品质。
通过生活实例,认识圆周运动在生活中是普遍存在的,学习和研究圆周运动是非常必要和十分重要的,激发学习热情和兴趣。
二、教学目标1、知识与技能(1)知道物体做曲线运动的条件。
(2)知道圆周运动;理解匀速圆周运动。
(3)理解线速度和角速度。
(4)会在实际问题中计算线速度和角速度的大小并判断线速度的方向。
2、过程与方法(1)通过对匀速圆周运动概念的形成过程,认识建立理想模型的物理方法。
(2)通过学习匀速圆周运动的定义和线速度、角速度的定义,认识类比方法的运用。
3、态度、情感与价值观(1)从生活实例认识圆周运动的普遍性和研究圆周运动的必要性,激发学习兴趣和求知欲。
(2)通过共同探讨、相互交流的学习过程,懂得合作、交流对于学习的重要作用,在活动中乐于与人合作,尊重同学的见解,善于与人交流。
三、教学重点难点重点:(1)匀速圆周运动概念。
(2)用线速度、角速度描述圆周运动的快慢。
难点:理解线速度方向是圆弧上各点的切线方向。
四、教学资源1、器材:壁挂式钟,回力玩具小车,边缘带孔的旋转圆盘,玻璃板,建筑用黄沙,乒乓球,斜面,刻度尺,带有细绳连接的小球。
2、课件:flash课件——演示同样时间内,两个运动所经过的弧长不同的匀速圆周运动;——演示同样时间内,两个运动半径所转过角度不同的匀速圆周运动。
3、录像:三环过山车运动过程。
五、教学设计思路本设计包括物体做曲线运动的条件、匀速圆周运动、线速度与角速度三部分内容。
本设计的基本思路是:以录像和实验为基础,通过分析得出物体做曲线运动的条件;通过观察对比归纳出匀速圆周的特征;以情景激疑认识对匀速圆周运动快慢的不同描述,引入线速度与角速度概念;通过讨论、释疑、活动、交流等方式,巩固所学知识,运用所学知识解决实际问题。
本设计要突出的重点是:匀速圆周运动概念和线速度、角速度概念。
方法是:通过对钟表指针和过山车两类圆周运动的观察对比,归纳出匀速圆周运动的特征;设置地月对话的情景,引入对匀速圆周运动快慢的描述;再通过多媒体动画辅助,并与匀速直线运动进行类比得出匀速圆周运动的概念和线速度、角速度的概念。
本设计要突破的难点是:线速度的方向。
方法是:通过观察做圆周运动的小球沿切线飞出,以及由旋转转盘边缘飞出的红墨水在纸上的径迹分布这两个演示实验,直观显示得出。
本设计强调以视频、实验、动画为线索,注重刺激学生的感官,强调学生的体验和感受,化抽象思维为形象思维,概念和规律的教学体现“建模”、“类比”等物理方法,学生的活动以讨论、交流、实验探究为主,涉及的问题联系生活实际,贴近学生生活,强调对学习价值和意义的感悟。
完成本设计的内容约需2课时。
六、教学流程1、教学流程图2、流程图说明情境I录像,演示,设问1播放录像:三环过山车,让学生看到物体的运动有直线和曲线。
演示:让学生向正在做直线运动的乒乓球用力吹气,体验球在什么情况下将做曲线运动。
设问1:物体在什么情况下将做曲线运动?情境II观察、对比,设问2观察、对比钟表指针和过山车这两类圆周运动。
设问2:以上两类圆周运动有什么不同?钟表指针所做的圆周运动有什么共同特征?建立匀速圆周运动的概念。
情境III演示,动画情景:月、地快慢之争。
多媒体动画:演示同样时间内两个运动所经过的弧长不同的匀速圆周运动,比较得出线速度表达式。
演示1:用细绳捆着小球在水平面内做圆周运动,突然松开绳的一端,看到小球沿着圆弧切线方向运动。
演示2:通过实物投影演示旋转的转盘边缘飞出的红墨水在纸上的径迹分布,显示线速度的方向。
情景:变换教室内电风扇的变速档,看到圆周运动转动快慢的不同情况,引入角速度概念。
多媒体动画:演示同样时间内两个运动半径所转过角度不同的匀速圆周运动,比较得出角速度表达式。
活动讨论、实验、交流、小结。
识别:请同学们说说生活中有哪些圆周运动可以看作是匀速圆周运动。
了解学生对匀速圆周运动的理解以及是否具有建模能力。
观察分析:磁带、涂改修正带、自行车链条等传动设备中,两轮轴边缘各点的线速度有何关系。
了解对线速度概念的理解情况。
算一算:计算壁挂钟的时针、分针、秒针针尖的线速度大小和它们角速度的倍数关系。
了解能否通过实际测量获取有用数据,灵活运用线速度的公式和角速度公式解决实际问题。
小实验:提供回力玩具小车,玻璃板,建筑用黄沙,通过对实验的观察说明汽车车轮的挡泥板应安装在什么位置合适,了解对线速度方向的掌握情况。
释疑:评判地球与月亮之争。
小结:幻灯片小结。
3、教学主要环节本设计可分为四个主要的教学环节:第一环节,通过播放录像和演示,归纳物体做曲线运动的条件。
第二环节,通过观察对比,建立理想模型,归纳匀速圆周运动特征,类比匀速直线运动得出匀速圆周运动概念。
第三环节,以情景激疑引入用线速度、角速度描述圆周运动,借助多媒体动画,类比匀速直线运动得出线速度、角速度定义和公式。
第四环节,以学生活动为中心,针对几个实际问题开展讨论、探究、交流,深化对本节课知识的理解和应用。
七、教案示例第一环节 物体做曲线运动的条件[创设情景] 播放录像:森林公园三环过山车的运动。
[提出问题] 1、请同学们说说过山车都做了哪些不同性质的运动? (匀速直线运动、匀加速直线运动、匀减速直线运动、曲线运动、圆周运动等)2、什么条件下物体将做曲线运动?[演 示] 让乒乓球从斜面上滚下到达水平桌面上做直线运动,请一个同学向着与球运动不一致的方向用力吹球,观察球的运动轨迹有何变化?[结 论] 当物体受到的合力与速度方向不在一条直线上时,物体就做曲线运动。
[引 言] 运动轨迹是圆的曲线运动叫做圆周运动,下面我们就从圆周运动开始学习如何对曲线运动进行研究。
第二环节 匀速圆周运动的概念[观察讨论] 钟表的时针、分针、秒针的圆周运动有什么共同的特征?它们与过山车的圆周运动有什么不同?(钟表的时针、分针、秒针的圆周运动,它们的共同特征是匀速转动的,而过山车的圆周运动列车的速度大小是不断变化的)[提出问题] 怎样给匀速圆周运动下定义呢?(引导学生类比匀速直线运动定义匀速圆周运动)[结 论] 质点在任何相同时间内,所通过的弧长都相等的圆周运动叫做匀速圆周运动。
匀速圆周运动是最基本最简单的圆周运动,它是一种理想化的物理模型。
[引 言] 我们如何对圆周运动进行研究呢? 第三环节 线速度、角速度概念 [创设情景] 地、月快慢之争地球:我绕太阳运动1秒走29.79千米,你绕我1秒才走1.02千米,你太慢了! 月亮:你一年才绕一圈,我28天就绕一圈,你才慢呢![提出问题] 怎样定义描述圆周运动快慢的物理量?(引导学生与匀速直线运动的速度类比)多媒体动画 :演示同样时间内,两个运动所经过的弧长不同的匀速圆周运动;[结 论] 线速度定义:质点经过的圆弧长度s 与所用时间t 的比值,叫做圆周运动的线速度。
公式:tsv单位:m/s (米/秒) [问 题] 速度是矢量,圆周运动的线速度方向是怎样的?[演 示] 1、用一端连有细线的小球,将线的一端套在钉子上,钉子竖直立在桌面上,给球初速让球在水平桌面上做圆周运动,突然向上抽出钉子,看到球沿圆周的切线方向运动;2、通过投影仪观察旋转圆盘边缘红墨水飞出的情景以及落在纸面上的径迹分布;[结 论] 线速度方向:沿圆弧的切线方向线速度表示圆周运动的瞬时速度,它是矢量;圆周运动的线速度方向是不断改变的,所以匀速圆周运动是变速运动,匀速圆周运动中的“匀速”是“匀速率”的意思。
[情 景] 打开教室内的电风扇,变换不同的档观察它转动的快慢。
(引导学生认识要引入与线速度不同的、描述圆周运动转动快慢的物理量)[问 题] 怎样描述圆周运动转动的快慢?多媒体动画 :演示同样时间内两个运动半径所转过角度不同的匀速圆周运动。
[结 论] 角速度定义:质点所在半径转过的角度ϕ与所用时间t 的比值,叫做圆周运动的角速度。
公式:tϕω=单位:rad/s (弧度/秒)第四环节 学生活动 (以小组为单位)1、匀速圆周运动是最基本、最简单的圆周运动,它是一个理想化的物理模型,请同学们说说生活中有哪些圆周运动可以看作是匀速圆周运动?2、观察分析磁带、涂改修正带、自行车链条等传动设备中,两轮轴边缘各点的线速度有何关系?3、提供壁挂式钟,刻度尺,请同学们通过测量算一算时针、分针、秒针针尖的线速度大小并交流计算的方法;根据钟表各指针的行走特点,找出它们角速度的倍数关系 。
4、提供回力玩具小车,玻璃板、建筑黄沙,演示交流,说明汽车车轮的挡泥板应安装在什么位置合适?(将沙子倒在玻璃板上,让快速转动的玩具小车的车轮与沙子接触,观察车轮边缘沙子飞出的情形)5、评判地球、月亮快慢之争?[课堂小结] 这节课我们学习了一种生活中常见的曲线运动圆周运动,知道了匀速圆周运动是最基本、最简单的圆周运动,引入了线速度、角速度概念描述圆周运动的快慢,学习了如何运用线速度、角速度概念和公式分析、计算有关匀速圆周运动的实际问题。
作业布置;略教学过程:地球绕太阳的运行、海浪的起伏、钟摆的运动、钟针的运动它们的运动都有什么共同的特点?每经过一定的时间,他们的位移、速度和加速度等就会恢复到初始值。
这种运动就叫做周期运动。
每重复一次的时间叫周期。
一、园周运动世间万物的运动多种多样,从轨迹上分可分为哪两种?如果一个物体的运动轨迹是园,我们就说物体做园周运动。
二、园周运动的条件曲线运动的速度方向?让学生上黑板画园运动的速度方向。
上学期我们学过物体做直线运动和曲线运动的条件是什么?由牛顿第二定律可知,力可以改变速度的大小,也可以改变速度的方向,在速度方向上的力改变大小,垂直于速度方向的改变方向。
物体做园周运动的条件是什么呢?用绳子系一小球在水平和竖直平面内做园运动,手有什么感觉?始终对绳有一个拉力。
这说明什么呢?画图表示不同时刻总有一个垂直于速度方向的力。