高一下册物理 圆周运动问题分析 逐字稿-2,582字
师:好,同学们,上节课讲了圆周运动的知识点,今天来讲圆周运动问题的分析。第一种题型是匀速圆周运动的特点。看第一道例题,甲乙两个做匀速圆周运动的质点,它们的角速度之比为3 : 1,线速度之比为2 : 3 。下列说法中正确的是?我们先来审题,Ω甲 : Ω乙 = 3 : 1,线速度之比v甲 : v乙 = 2 : 3 。选项问我们什么呢?a选项问半径之比。已知Ω和线速度v,怎么求半径呢?思考之前学的公式,通过v = rΩ,可得r = v÷Ω 。把数据代入,r甲 : r乙 =(v甲÷Ω甲):(v乙÷Ω乙) = (2÷3)×(1÷3) = 2 : 9 。
所以在a、b选项里,应该选择a 。c、d选项问周期之比,已知条件Ω甲 : Ω乙和v甲 : v乙,哪个更接近周期呢?应该是Ω ,因为通过公式t = 2π÷Ω可知,t与Ω成反比,所以周期之比是1 : 3 ,故本题应选择a和d 。
我们来变形一下,关于做匀速圆周运动的物体,线速度、角速度、周期的关系。下列说法中正确的是,我们知道v÷r = Ω ,那么线速度大的角速度一定大吗?大家看,如果要v越大,Ω越大,需要r一定。同理,b选项线速度大的周期一定小,线速度和周期之间有什么关系?v = 2πr÷t ,也就是说当r一定时,v变大,t就变小。c选项角速度大的半径一定小,我们刚在例一用过v = rΩ这个公式,只有当v一定时,Ω变大,r才会变小。再看d选项,角速度大的周期一定小,角速度与周期之间关系是什么呢?是Ω = 2π÷t ,当Ω变大时,t就会变小,原因是分子上的2π是定值。
大家看,ABCD其实考的是控制变量的物理思想。综合a、b、c、d,应该选择的选项是b 。我们再看第三道题,做匀速圆周运动的物体,下列物理量中不变的是。对于标量,不变只需大小不变;对于矢量,不仅大小要不变,方向也要不变。ABCD当中哪个是矢量呢?速度是矢量,要考虑速度方向,所以应该选择BCD,速度的方向是在改变的。
问题2,常见的传动方式及特点。
例2,如图所示,b和c是一组塔轮,塔轮叠在一起,即b和c半径不同,但固定在同一个转轴上,其半径之比为RB : RC = 3 : 2 。a轮半径与c轮相同,a轮与b轮紧靠在一起。当a轮绕过其中心的竖直轴转动时,由于摩擦作用(直接咬合),b轮也随之无滑动地转动起来。a、b、c分别为三轮边缘的三个点,那么a、b、c三点在运动过程中,a线速度、b角速度、c转速、d周期,这里考察的量较多,研究物体也多,还是立体图,同学们擅长平面图,我们先把三维抽象为二维。c叠在b上,b和a咬合在一起,题目告知Ra : RB : RC = 2 : 3 : 2 。a选项线速度大小之比为3 : 3 : 2 。我们先明确关系,a和b直接咬合,线速度一样;b和c同轴转动,角速度一样。利用公式v = rΩ,可推出Ωa : Ωb = 3 : 2 ,VB : VC = 3 : 2 ,连列可得VA : VB : VC = 3 : 3 : 2 ,Ωa : Ωb : Ωc = 3 : 2 : 2 。
我们继续看,转速和周期还没解决。转速公式是什么呢?由Ω = 2π÷t = 1÷n ,可得Ω = 2πn 。那么转速a : 转速b : 转速c = Ωa : Ωb : Ωc ,因为2π是常量。