5.5 向心加速度 課件(人教版必修2)
5 向心加速度,1知道速度變化量的概念,明確速度變化量是矢量,理解速度變化量與初、末速度的關系 2理解向心加速度的概念 3理解向心加速度公式及有關計算 4了解向心加速度公式的推導.,1.推測:圓周運動的速度方向不斷改變,一定是_運動,必定有_,圓周運動的實例分析,變速,加速度,2實例分析,太陽中心,圓心,圓心,圓心,思考1:勻速圓周運動是加速度不變的曲線運動嗎? 提示:勻速圓周運動的加速度總是指向圓心,所以其方向不斷變化,1如圖所示,細繩的一端固定,另一端系一小球,讓小球在光滑水平面內(nèi)做勻速圓周運動,關于小球運動到P點時的加速度方向,下列圖中可能的是 ( ),解析 做勻速圓周運動的物體的加速度就是向心加速度,其方向指向圓心,B正確 答案 B,1.定義:任何做勻速圓周運動的物體的加速度都指向_ 2大小:(1)an_;(2)an_. 3方向:沿半徑方向指向_,與線速度方向_,向心加速度,圓心,2r,圓心,垂直,提示:他們兩人的觀點都不準確當v一定時,an與r成反比;當一定時,an與r成正比,2.關于向心加速度的說法正確的是 ( ) A向心加速度越大,物體速率變化越快 B向心加速度的大小與軌道半徑成反比 C向心加速度的方向始終與速度的方向垂直 D在勻速圓周運動中,向心加速度是變量,解析 答案 CD,速度的變化量是指運動物體在一段時間內(nèi)末速度與初速度之差,即vv2v1.速度的變化量是矢量,既有大小,又有方向,速度的變化量,【典例1】 物體以初速度v0做平拋運動,經(jīng)一段時間(未落地)速度大小變?yōu)関,如圖551所示則此過程中物體速度變化量的大小和方向分別為 ( ),圖551,答案 C,速度的變化量的計算 (1)同一直線上的速度的變化量 圖552 圖553 圖554,(2)不在同一直線上的速度的變化量 當v1和v2不在同一直線上時,物體做曲線運動,如圖554所示作圖時將初速度v1平移到B點,從v1的末端作v至v2的末端,則v即速度的變化量,【跟蹤1】 一質點做勻速圓周運動,其半徑為2 m,周期為3.14 s,如圖555所示,求質點從A點轉過90°到達B點時速度的變化量,圖555,1.物理意義 描述線速度改變的快慢,只表示線速度的方向變化的快慢,不表示其大小變化的快慢 2方向 總是沿著圓周運動的半徑指向圓心,即方向始終與運動方向垂直,方向時刻改變,對向心加速度的理解,3非勻速圓周運動,圖556,【典例2】 圖557為P、Q兩物體做勻速圓周運動的向心加速度an的大小隨半徑r變化的圖象,其中P為雙曲線的一個分支,由圖可知 ( ) AP物體運動的線速度大小不變 BP物體運動的角速度不變 CQ物體運動的角速度不變 DQ物體運動的線速度大小不變,圖557,審題技巧 研究圖線P,答案 AC,圖558,【跟蹤2】 關于向心加速度,下列說法正確的是 ( ) A向心加速度是描述線速度大小變化快慢的物理量 B向心加速度是描述線速度的方向變化快慢的物理量 C向心加速度時刻指向圓心,方向不變,答案 B,分析方法 1根據(jù)題目中所給的條件,靈活選取an的各種表達式,既可以減少運算又能順利地求解問題在求解半徑r的大小時,要建立轉動物體的空間模型,結合幾何關系求出待求量 2對車輛輻條的轉動、汽車轉彎、皮帶傳動等生產(chǎn)、生活中的實例,我們可以通過探究其an、v、r等物理量的變化規(guī)律,抓住關鍵物理量(an、v、r等)的相互約束關系求解,典例剖析 【典例】 如圖559所示,一個球繞中心軸線OO以角速度做勻速圓周運動,則 ( ),圖559,Aa、b兩點的線速度相同 Ba、b兩點的角速度相同,答案 BCD,【審題技巧】 向心加速度的每個公式都涉及三個物理量的變化關系,所以必須在某一物理量不變時,才可以判斷另外兩個物理量之間的關系在v一定的情況下,可認為物體的向心加速度an與R成反比;而在一定的情況下,可認為物體的向心加速度an與R成正比,【我來沖關】 一轎車以30 m/s的速率沿半徑為60 m的圓弧形公路行駛,當轎車從A運動到B時,轎車和圓心的連線轉過的角度為90°,求: (1)此過程中轎車的位移大小 (2)此過程中轎車通過的路程 (3)轎車運動的向心加速度大小,答案 (1)85 m (2)94.2 m (3)15 m/s2,【狀元微博】 (1)有關向心加速度的幾個公式: (2)向心加速度的方向總是指向圓心,始終與速度方向垂直,故向心加速度只改變速度的方向,不改變速度的大小.,一、對向心加速度的理解 1下列說法正確的是 ( ) A勻速圓周運動的速度大小保持不變,所以做勻速圓周運動的物體沒有加速度 B做勻速圓周運動的物體,雖然速度大小不變,但方向時刻在改變,所以必有加速度 C做勻速圓周運動的物體,加速度的大小保持不變,所以是勻變速(曲線)運動 D勻速圓周運動的加速度大小雖然不變,但方向始終指向圓心,加速度的方向發(fā)生了變化,所以勻速圓周運動既不是勻速運動,也不是勻變速運動,解析 加速度恒定的運動才是勻變速運動,向心加速度的方向時刻改變勻速圓周運動是速度的大小不變、而速度的方向時刻變化的運動,所以B、D正確 答案 BD,解析 加速度是描述速度變化快慢的物理量,向心加速度是描述線速度方向變化快慢的物理量,因此A錯,B對;只有勻速圓周運動的向心加速度大小才恒定,故C錯,D對 答案 BD,二、向心加速度公式的應用 3一物體以12 m/s的線速度做勻速圓周運動,轉動周期為3 s,則物體在運動過程中的任一時刻,速度變化率的大小為 ( ),答案 D,4如圖5510所示,O、O1為兩個皮帶輪,O輪的半徑為r,O1輪的半徑為R,且Rr,M點為O輪邊緣上的一點,N為O1輪上的任意一點,當皮帶輪轉動時,(設轉動過程不打滑)則 ( ),圖5510,AM點的向心加速度一定大于N點的向心加速度 BM點的向心加速度一定等于N點的向心加速度 CM點的向心加速度可能小于N點的向心加速度 DM點的向心加速度可能等于N點的向心加速度,答案 A,5如圖5511所示,一小物塊以大小為a4 m/s2的向心加速度做勻速圓周運動,半徑R1 m,則下列說法正確的是 ( ),圖5511,答案 AB,(1)向心加速度產(chǎn)生原因:受到指向圓心的力的作用 (2)向心加速度的不同形式的各種表達式,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,