2018年高中物理 第五章 曲線運(yùn)動 5.5 向心加速度課件 新人教版必修2.ppt

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1、5.向心加速度,自我檢測,自主閱讀,一、對勻速圓周運(yùn)動中加速度的認(rèn)識1.勻速圓周運(yùn)動的速度方向不斷改變,一定是變速運(yùn)動,必定有加速度。2.實(shí)例分析,,,,,,,,自我檢測,自主閱讀,二、向心加速度1.定義任何做勻速圓周運(yùn)動的物體的加速度都指向圓心。2.大小,3.方向:沿半徑方向指向圓心,與線速度方向垂直。,,,,,自我檢測,自主閱讀,1.正誤辨析(1)勻速圓周運(yùn)動是加速度不變的曲線運(yùn)動。()解析:勻速圓周運(yùn)動加速度的方向是不斷變化的,所以勻速圓周運(yùn)動是加速度變化的曲線運(yùn)動。答案:(2)勻速圓周運(yùn)動的向心加速度的方向始終與速度方向垂直。()答案:√(3)物體做勻速圓周運(yùn)動時,速度變化量為零。()

2、解析:速度變化量是末速度與初速度的矢量差,物體做勻速圓周運(yùn)動時,速度方向不斷變化,速度變化量不為零。答案:,自我檢測,自主閱讀,2.勻速圓周運(yùn)動是加速度不變的曲線運(yùn)動嗎?答案:不是。勻速圓周運(yùn)動的加速度總是指向圓心,所以其方向不斷變化。3.甲同學(xué)認(rèn)為由公式知,向心加速度an與運(yùn)動半徑r成反比;而乙同學(xué)認(rèn)為由公式an=ω2r知,向心加速度an與運(yùn)動半徑r成正比,他們兩人誰的觀點(diǎn)正確?說一說你的觀點(diǎn)。答案:他們兩人的觀點(diǎn)都不準(zhǔn)確。當(dāng)v一定時,an與r成反比;當(dāng)ω一定時,an與r成正比。,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,問題導(dǎo)引如圖甲所示,表示地球繞太陽做勻速圓周運(yùn)動(近似的);如圖乙所示,表示光滑桌面上一個小

3、球由于細(xì)線的牽引,繞桌面上的圖釘做勻速圓周運(yùn)動。分析地球和小球的運(yùn)動,并回答以下問題:(1)在勻速圓周運(yùn)動過程中,地球、小球的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化嗎?若變化,變化的原因是什么?(2)分析地球受到什么力的作用?這個力沿什么方向?小球受到幾個力的作用,合力沿什么方向?(3)根據(jù)牛頓第二定律,分析地球和小球的加速度方向變化嗎?勻速圓周運(yùn)動是一種什么性質(zhì)的運(yùn)動呢?,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,要點(diǎn)提示(1)地球和小球的速度方向不斷發(fā)生變化,所以運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化。運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化的原因是因為受到力的作用。(2)地球受到太陽的引力作用,方向沿半徑指向圓心。小球受到重力、支持力、繩的拉力作用,合力等于繩的拉力,方向沿半

4、徑指向圓心。(3)物體的加速度跟它所受合力方向一致,所以地球和小球的加速度都是沿半徑指向圓心。加速度的方向時刻指向圓心,所以方向不斷變化。勻速圓周運(yùn)動是一種變加速曲線運(yùn)動。,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,知識歸納1.向心加速度的物理意義描述線速度改變的快慢,只改變線速度方向,不改變其大小。向心加速度的大小表示速度方向改變的快慢。2.向心加速度的方向總是沿著圓周運(yùn)動的半徑指向圓心,即方向始終與運(yùn)動方向垂直,方向時刻改變。不論加速度an的大小是否變化,an的方向是時刻改變的,所以圓周運(yùn)動一定是變加速運(yùn)動。,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,3.非勻速圓周運(yùn)動的加速度對于非勻速圓周運(yùn)動,如圖所示,物體加速度的方向不再指向圓

5、心,但其中一個分加速度的方向指向圓心,為向心加速度,仍滿足公式,其作用仍然是改變速度的方向。另一個分加速度改變速度的大小。畫龍點(diǎn)睛無論是勻速圓周運(yùn)動,還是變速圓周運(yùn)動都有向心加速度,且方向都指向圓心。,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,典例剖析【例1】(多選)關(guān)于向心加速度,以下說法正確的是()A.向心加速度的方向始終與速度方向垂直B.向心加速度只改變線速度的方向,不改變線速度的大小C.物體做圓周運(yùn)動時的加速度方向始終指向圓心D.物體做勻速圓周運(yùn)動時的加速度方向始終指向圓心解析:向心加速度的方向沿半徑指向圓心,速度方向則沿圓周的切線方向。所以,向心加速度的方向始終與速度方向垂直,只改變線速度的方向,物體做勻

6、速圓周運(yùn)動時,只具有向心加速度,加速度方向始終指向圓心;一般情況下,圓周運(yùn)動的向心加速度與切向加速度的合加速度的方向不一定始終指向圓心。故選項A、B、D正確。答案:ABD,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,變式訓(xùn)練1關(guān)于向心加速度的物理意義,下列說法正確的是()A.它描述的是線速度大小變化的快慢B.它描述的是線速度方向變化的快慢C.它描述的是物體運(yùn)動的路程變化的快慢D.它描述的是角速度變化的快慢解析:向心加速度始終與線速度方向垂直,故向心加速度只表示線速度的方向改變的快慢,不表示線速度的大小改變的快慢,選項A、D錯誤,B正確;圓周運(yùn)動中,線速度是描述物體運(yùn)動路程變化快慢的物理量,選項C錯誤。答案:B,知識點(diǎn)

7、一,知識點(diǎn)二,問題導(dǎo)引如圖所示,自行車的大齒輪、小齒輪、后輪三個輪子的半徑不一樣,A、B、C是它們邊緣上的三個點(diǎn),請思考:(1)A和B兩個點(diǎn)的向心加速度與半徑有什么關(guān)系?(2)B和C兩個點(diǎn)的向心加速度與半徑有什么關(guān)系?要點(diǎn)提示(1)A、B兩個點(diǎn)的線速度相同,向心加速度與半徑成反比。(2)B、C兩個點(diǎn)的角速度相同,向心加速度與半徑成正比。,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,2.向心加速度an與半徑r的關(guān)系圖象(1)當(dāng)角速度一定時,向心加速度與運(yùn)動半徑成正比,如圖甲所示。(2)當(dāng)線速度一定時,向心加速度與運(yùn)動半徑成反比,如圖乙所示。畫龍點(diǎn)睛向心加速度的公式既適用于勻速圓周運(yùn)動也適用于非勻速圓

8、周運(yùn)動的向心加速度的計算。,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,典例剖析【例2】如圖所示,一個大輪通過皮帶拉著小輪轉(zhuǎn)動,皮帶和兩輪之間無相對滑動,大輪的半徑是小輪半徑的2倍,大輪上的一點(diǎn)S離轉(zhuǎn)動軸的距離是大輪半徑的。當(dāng)大輪邊緣上的P點(diǎn)的向心加速度是12m/s2時,大輪上的S點(diǎn)和小輪邊緣上的Q點(diǎn)的向心加速度各為多少?,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,答案:4m/s224m/s2,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,規(guī)律方法求解向心加速度的技巧(1)根據(jù)題目中所給的條件,靈活選取an的各種表達(dá)式,既可以減少運(yùn)算又能順利地求解問題。在求解半徑r的大小時,要建立轉(zhuǎn)動物體的空間模型,結(jié)合幾何關(guān)系求出待求量。(2)對車輛輻條的轉(zhuǎn)動、汽車轉(zhuǎn)彎、皮帶傳

9、動等生產(chǎn)、生活中的實(shí)例,我們可以通過探究其an、ω、v、r等物理量的變化規(guī)律,抓住關(guān)鍵物理量(an、ω、v、r等)的相互約束關(guān)系求解。,知識點(diǎn)一,知識點(diǎn)二,變式訓(xùn)練2如圖中,A、B為咬合轉(zhuǎn)動的兩齒輪,RA=2RB,則A、B兩輪邊緣上兩點(diǎn)的()A.角速度之比為2∶1B.向心加速度之比為1∶2C.周期之比為1∶2D.轉(zhuǎn)速之比為2∶1,答案:B,1,2,3,4,5,1.關(guān)于做勻速圓周運(yùn)動物體的向心加速度的方向,下列說法正確的是()A.與線速度方向始終相同B.與線速度方向始終相反C.始終指向圓心D.始終保持不變解析:向心加速度的方向與線速度方向垂直,始終指向圓心,選項A、B錯誤,C正確;做勻速圓周運(yùn)動

10、物體的向心加速度的大小不變,而方向時刻變化,選項D錯誤。答案:C,1,2,3,4,5,2.關(guān)于勻速圓周運(yùn)動及向心加速度,下列說法正確的是()A.勻速圓周運(yùn)動是一種勻速運(yùn)動B.勻速圓周運(yùn)動是一種勻速曲線運(yùn)動C.向心加速度描述線速度大小變化的快慢D.勻速圓周運(yùn)動是加速度方向不斷改變的變速運(yùn)動解析:勻速圓周運(yùn)動的速度方向時刻改變,是一種變速曲線運(yùn)動,選項A、B錯誤。勻速圓周運(yùn)動的加速度大小不變,方向時刻在改變,且加速度的大小描述了做勻速圓周運(yùn)動的物體線速度方向變化的快慢,故選項C錯誤,D正確。答案:D,1,2,3,4,5,3.如圖所示,在皮帶傳動中,兩輪半徑不等,下列說法正確的是()A.兩輪角速度相

11、等B.兩輪邊緣線速度的大小相等C.大輪邊緣一點(diǎn)的向心加速度大于小輪邊緣一點(diǎn)的向心加速度D.同一輪上各點(diǎn)的向心加速度跟該點(diǎn)到中心的距離成反比解析:兩輪通過皮帶傳動,兩輪邊緣的線速度大小相等,角速度不相等,選項A錯誤,B正確;根據(jù)大輪邊緣一點(diǎn)的向心加速度小于小輪邊緣一點(diǎn)的向心加速度,選項C錯誤;由于同一輪上各點(diǎn)的角速度相同,根據(jù)an=ω2r,同一輪上各點(diǎn)的向心加速度跟該點(diǎn)到中心的距離成正比,選項D錯誤。答案:B,1,2,3,4,5,4.甲、乙兩個物體都做勻速圓周運(yùn)動,轉(zhuǎn)動半徑之比為3∶4,在相同的時間里甲轉(zhuǎn)過60圈時,乙轉(zhuǎn)過45圈,則它們的向心加速度之比為()A.3∶4B.4∶3C.4∶9D.9∶16答案:B,1,2,3,4,5,5.(多選)如圖所示,一個球繞中心軸線OO以角速度ω做勻速圓周運(yùn)動,則()A.a、b兩點(diǎn)的線速度相同B.a、b兩點(diǎn)的角速度相同C.若θ=30,則a、b兩點(diǎn)的線速度之比va∶vb=∶2D.若θ=30,則a、b兩點(diǎn)的向心加速度之比aa∶ab=∶2答案:BCD,