物理必修2导学案及答案

图6

6．在做“研究平抛运动”的实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画小球做平抛运动的轨迹，为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项前面的字母填在横线上_____。

A．通过调节使斜槽的末端保持水平 B．每次释放小球的位置可以不同 C．每次必须由静止释放小球

D．记录小球位置用的木条(或凹槽)每次必须严格地等距离下降 E．小球运动时不应与木板上的白纸(或方格纸)相接触 F．将球的位置记录在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线

7.试根据平抛运动原理设计“测量弹射器弹丸出射初速度”的实验方案．提供的实验器材

(1)用该装置测量弹簧劲度系数k时需要读出几次操作时的________________和________________，然后由公式____________________求出k的平均值．

(2)使用该装置测量小球的初速度时，需要多次将弹簧的右端压到______(填“同一”或“不同”)位置．然后分别测出小球几次飞出后的____________和________________，再由公式________________求出初速度的平均值．

§5.4 圆周运动

一、【学习目标】

1.知道什么是匀速圆周运动。

2.理解描述圆周运动的线速度、角速度、周期、转速的概念及其关系。 3.会比较几个质点做匀速圆周运动的线速度关系、角速度关系等。 二、【重点难点】

1.线速度、角速度、周期的概念及引入的过程，掌握它们之间的联系． 2.理解线速度、角速度的物理意义及概念引入的必要性。 三、【课前预习】 (一)角速度

1.圆周运动的快慢可以用物体通过的________与所用______的比值来量度。 2.线速度的定义式为_______________________________。 3.线速度的方向和圆弧_________________。

4.物体沿圆周运动，并且线速度的________处处相等，这种运动叫匀速圆周运动。 5.匀速圆周运动的线速度方向是时刻变化的，因此，它是一种_______运动，这里的“匀速”是指____不变。 (二)速度ω

1.定义：物体做圆周运动时，它与圆心的连线扫过的_______与所用时间的_________。

2.引入目的：描述物体做圆周运动的_________。 3.定义式：ω=___________。

4.国际单位制的单位：符号是______或_______，读作__________。 5.匀速圆周运动是______不变的圆周运动。

8

为弹射器(含弹丸，见图5)、铁架台(带有夹具)、米尺． (1)画出实验示意图；

图5

(2)在安装弹射器时应注意________________________________； (3)实验中需要测量的量(并在示意图中用字母标出)为______________； (4)由于弹射器每次射出的弹丸初速度不可能完全相等，在实验中应采取的方法是_________________________________________________________；

(5)计算公式为_________________________________________________． 8．如图6所示，用底部带孔的玻璃试管和弹簧可以组装一个简易“多功能实验器”，利用该实验器，一方面能测弹簧的劲度系数，另一方面可测量小球做平抛运动的初速度．

（三）转速n 和周期T 1.转速n

（1）定义：物体___________所转过的______叫转速。 （2）单位：符号为_______，也可用________表示。 2.周期T

（1）定义：做匀速圆周运动的物体，经过一周所用的_____叫周期。 （2）跟角速度的关系为_________________ 四、【课堂导学】

（一）圆周运动的物理量

典例1 做匀速圆周运动的物体，10s内沿半径是20m的圆周运动了100m,试求物体做匀速圆周运动的：（1）线速度的大小；（2）角速度；（3）周期。

五、【本课小结】

1 圆周运动中，线速度是大小不变，方向时刻在变的一种“匀速率”运动，它属于变速曲线运动，角速度是恒定的，v、ω、T都用来描述匀速圆周运动的快慢程度。

2 在v??r，只有当ω不变时，v与r才成正比，若ω是变量，正比关系不成立。同样，只有v的大小不变时，ω与r才成反比。

3同轴转动，ω相同，皮带相连不打滑时，线速度大小相等。 六、【课堂反馈】 （一）课堂练习

1．—个物体以角速度ω做匀速圆周运动时．下列说法中正确的是：（ ） A．轨道半径越大线速度越大 B．轨道半径越大线速度越小 C．轨道半径越大周期越大 D．轨道半径越大周期越小 2．下列说法正确的是：（ ）

A．匀速圆周运动是一种匀速运动 B．匀速圆周运动是一种匀变速运动 C．匀速圆周运动是一种变加速运动

D．物体做圆周运动时，其合力垂直于速度方向，不改变线速度大小

3、半径为R的光滑半圆柱固定在水平地面上，顶部有一小物块，如图所示，今给v A 小物块一个初速度v0?gR，则物体将：（ ） B R A. 沿圆面A、B、C运动

C O B. 先沿圆面AB运动，然后在空中作抛物体线运动

C. 立即离开圆柱表面做平抛运动

图—2

D. 立即离开圆柱表面作半径更大的圆周运动 （二）高考链接

4、如图5—6—5所示，线段OA＝2AB，A、B两球质量相等．当它们绕()点在光滑的水平桌面上以相同的角速度转动时，两线段的拉力TAB与TOA之比为多少?

迁移应用1质点以半径R=0.1m绕定点做匀速圆周运动，转速3000r/min，其角速度为______________,其线速度为____________,转过30 °角所需的时间为______________。

（二 ）装置中线速度，角速度的关系

典例2如图5-23所示，为一皮带传送装置，右轮的半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，大轮c a r 2r b 的半径为4r,小轮的半径为2r，b点在小轮上，到小轮中

心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若在传动中，皮带不打滑，则（ ） 4r A.ａ点与ｂ点的线速度大小相等 d B. ａ点与ｂ点的角速度大小相等 图5-23 C.ａ点与ｃ点的线速度大小相等 D.ｃ点与ｄ点的角速度大小相等

迁移应用2 如图5-24所示传动装置中，已知大轮A的半径是小轮B半径的2倍，A、B分别在边缘接触，形成摩擦传动，接触点无打滑现象，B为主动轮，B转动时边缘的速度为v,角速度为ω，求：

（1）两轮转动周期之比。 B （2）A轮边缘上点的线速度的大小。 （3）A轮的角速度。

A

七、【课后作业】

1．关于匀速圆周运动的特征，下列说法错误的是（ ）

A.周期不变 B.线速度不变 C.角速度不变 D.线速度的大小不变

9

图5-24

2.对于做匀速圆周运动的物体，下面说法正确的是（ ）

A.相等的时间里通过的路程相等 B. 相等的时间里通过的弧长相等 C.相等的时间里发生地位移相等 D. 相等的时间里转过的角度相等 3.质点做匀速圆周运动时，下列叙述正确的是（ ）

A.线速度越大，周期一定越小 B.角速度越大，周期一定越小 C.转速越大，周期一定越大 D.圆周半径越小，周期一定越小

4.下列关于甲、乙两个做匀速圆周运动的物体的有关说法，正确的是（ ） A.甲、乙两物体线速度相等，角速度一定也相等 B. 甲、乙两物体角速度相等，线速度一定也相等

C.甲、乙两物体周期相等，角速度一定也相等 D. 甲、乙两物体周期相等，线速度一定也相等

5.关于角速度和线速度，下列说法正确的是（ ） A.半径一定，角速度与线速度成反比 B.半径一定，角速度与线速度成正比 C.线速度一定，角速度与半径成正比 D.角速度一定，线速度与半径成反比

6.如图5-25所示为一皮带传动装置，已知c a 12 b rb?ra,rc?ra。当皮带轮匀速转动时（皮带不打O′23O 滑），则a、b、c三点的角速度之比________________；线速度之比为__________________；向心加速度之比为__________________________。 图5-25

7.A、B两个质点分别做匀速圆周运动，若在相等

的时间内，它们通过的弧长之比lA:lB=2:3,转过的圆心角之比φA：φB=3:2,则它们的周期之比为________，线速度之比为________，角速度之比为_______。

8.两个小球固定一根长为L的杆两端，绕杆上的O点v2

1 O 做圆周运动，如图5-26所示，当小球1的速度为v1时，小

2

球2的速度为v2，则转轴O到小球2的距离是（ ） v1 Lv1Lv2L?v1?v2?L?v1?v2?A. B. C. D. 图5-26 v1?v2v1?v2v1v219.如图5-27所示，一个球绕中心线OO′以角速度ω转动，P、Q是球的两点，则（ ）

A.P、Q两点的角速度相等 B. P、Q两点的线速度相等

1C.若??60?,则vP?vQ

2

10

1vQ 210.如图5-28所示，半径为R的圆板做匀速转动，当半径OB转到某一方向时，在圆板中心正上方高h处以平行OB的方向水平抛出一球，要使小球与圆板只碰撞一次，且落点为B，则小球的初速度是______，圆板的转动角速度是___________。

11.如图5-29所示，暗室内，电风扇在频闪光源照射下运转，光源每秒闪光30次，如图电扇叶片由3个，相互夹角120°。已知该电扇的转速不超过500r/min，现在观察者感觉叶片有6个，则电风扇的转速是_____r/min。

D. 若??30?,则vP?

12．如图5-30所示，直径为d的纸质圆筒以角速度ω绕轴心O匀速转动，一子弹对准圆筒并沿直径射入圆筒，若圆筒旋转不到半周时，子弹在圆筒上先后留下a、b两个弹孔，且∠aOb=φ，则子弹的速度为多大？

O b a

φ

图5-30

§5.5 向心加速度

一、【学习目标】

1.理解向心加速度的概念、公式及物理意义。

2.知道速度变化量是矢量，会由平行四边形定则求速度变化量。

3.领会确定向心加速度方向的方法—“微元法”。 二、【重点难点】

会用向心加速度公式求解、分析问题。 三、【课前预习】

1.在匀速圆周运动中，由于_________不断变化，所以是变速运动。 2.速度的变化量Δv有大小，也有方向，也是__________。

3.实例和理论推导都说明了向心加速度的方是 。 4.向心加速度大小的表达式为______________________________。 5.任何做______圆周运动的物体的加速度都指向圆心。 四、【课堂导学】

一、对向心加速度概念的理解

典例1.关于向心加速度的物理意义，下列说法中正确的是（ ） A.它描述的是线速度方向变化的快慢 B.它描述的是线速度大小变化的快慢 C.它描述的是角速度变化的快慢

D.匀速圆周运动的向心加速度是恒定不变的

迁移应用1.下列关于向心加速度的说法中正确的是（ ）

速度飞行，当加速度为6g时，其路标塔转弯半径应该为多少？

三、向心加速度在传动装置中的应用 典例3.如图5-32所示，O1为皮带传动的主动轮

B r1 A O1 r3 C O2 的轴心，轮半径为r1,O2为从动轮的轴心，轮半径

为r2,r3为固定在从动轮上的小轮半径，已知r2 r2=2r1,r3=1.5r1。A、B和C分别是3个轮边缘上的点，质点Ａ、Ｂ、Ｃ的向心加速度之比是（ ） 图5-32

A.1：2：3 B.2：4：3 C.8：4：3 D.3：6：2

迁移应用3.由于地球自转，比较位于赤道上的物体１与位于北纬60°的物体2，则（ ）

A.向心加速度的方向始终与速度的方向垂直 B.向心加速度的方向不变

C.在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的 D.在匀速圆周运动中，向心加速度的大小不断变化 二、对向心加速度公式的理解

典例2.做匀速圆周运动的物体，线速度为10m/s，物体从A到B速度变化量大小为10m/s，已知A、B间弧长是3.14m，则A、B弧长所对应的圆心角为多大？物体的向心加速度大小是多少？

迁移应用2.在航空竞赛场里，由一系列路标塔指示飞机的飞行路径。在飞机转弯时，

A.它们的角速度之比ω1:ω2=2:1 B.它们线速度之比v1:v2=2:1 C.它们的向心加速度之比a1:a2=2:1 D.它们向心加速度之比a1:a2=4:1 五、【本课小结】

课本中是用“微元法”确定出向心加速度方向的。“微元法”是研究变量的瞬时值及瞬时方向的基本方法之一，学习中要对其加深领会并学会其应用；不管物体是否做匀速圆周运动，向心加速度方向始终指向圆心，这是根据效果来命名的一个概念，它是描述速度方向变化快慢的物理量。 六、【课堂反馈】

（一）课堂练习

1．下列说法正确的是（ ）

A.匀速圆周运动是一种匀速运动 B.匀速圆周运动是一种匀变速运动 C.匀速圆周运动是一种变加速运动

D.做匀速圆周运动的物体所受合外力为零

2.关于地球上的物体随地球自转的向心加速度的大小，下列说法正确的是（ ） A.在赤道上，向心加速度最大

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飞行员承受的最大向心加速度大小约为6g（g为重力加速度）。设一飞机以150m/s的