2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 曲線運動 5 向心加速度課件 新人教版必修2.ppt

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5向心加速度 1 知道勻速圓周運動是變速運動 存在加速度 2 理解勻速圓周運動的加速度指向圓心 所以又叫作向心加速度 3 知道向心加速度和線速度 角速度的關(guān)系式 4 能夠運用向心加速度公式求解有關(guān)問題 教學(xué)目標(biāo) 重點 理解勻速圓周運動中加速度的產(chǎn)生原因 掌握向心加速度的確定方法和計算公式 難點 向心加速度方向的確定過程和向心加速度公式的應(yīng)用 重點難點 本節(jié)內(nèi)容是在原有加速度概念的基礎(chǔ)上來討論 勻速圓周運動速度變化快慢 的問題 向心加速度的方向是本節(jié)的學(xué)習(xí)難點和重點 要化解這個難點 首先要抓住要害 該要害就是 速度變化量 對此 可以先介紹直線運動的速度變化量 然后逐漸過渡到曲線運動的速度變化量 并讓學(xué)生掌握怎樣通過作圖求得曲線運動的速度變化量 進(jìn)而最后得出向心加速度的方向 教學(xué)建議 向心加速度的表達(dá)式是本節(jié)的另一個重點內(nèi)容 可以利用書中設(shè)計的 做一做 探究向心加速度的表達(dá)式 讓學(xué)生在老師的指導(dǎo)下自己推導(dǎo)得出 使學(xué)生在 做一做 中能夠品嘗到自己探究的成果 體會成就感 教學(xué)建議 導(dǎo)入一 在前面的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)了解到曲線運動是變速運動 有加速度 那么做圓周運動的物體的加速度有何特點呢 由于加速度是矢量 所以既要考慮它的大小也要考慮它的方向 師問 做圓周運動的物體的加速度的方向應(yīng)該是怎樣的呢 下面我們通過兩個具體問題來加以猜測 展示課本上P20頁的兩個例子 新課導(dǎo)入 在例2中對小球進(jìn)行受力分析可以發(fā)現(xiàn)小球的合力方向沿著細(xì)線的方向 可以做出的猜想是 圓周運動的物體的加速度可能沿著指向圓心的方向 但能不能講任何圓周運動的方向都沿著指向圓心的方向呢 生 思考 總結(jié) 顯然不可以 從兩個例子我們不能得出普遍規(guī)律 要進(jìn)行更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)論證 要搞清楚圓周運動的加速度的特點 我們需要了解速度的變化量 新課導(dǎo)入 導(dǎo)入二 師 上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了圓周運動中比較有代表性的勻速圓周運動 同學(xué)們回憶一下 勻速圓周運動有什么特點 生 勻速圓周運動是線速度大小不變 或角速度不變 的圓周運動 師 勻速圓周運動是勻速運動嗎 生 不是 勻速圓周運動雖然線速度大小不變 但線速度方向一直在變化 所以勻速圓周運動是變速運動 師 勻速圓周運動有加速度嗎 生 有 根據(jù)加速度公式知只要速度變化了 就存在加速度 師 好 下面我們就探究這個加速度的大小和方向 新課導(dǎo)入 向心加速度的大小可以通過公式an 來計算 計算向心加速度的公式還有an 1 物體做勻速圓周運動時 其加速度的方向 這個加速度叫作 2 由于向心加速度始終指向圓心 其方向是不斷變化的 所以向心加速度是不斷變化的 向心加速度的定義 知識必備 知識點一 總指向圓心 向心加速度 向心加速度的大小 知識點二 v2 r r 2 v 想一想 圓周運動的加速度一定指向圓心嗎 要點總結(jié) 1 由于向心加速度的方向時刻在變 所以勻速圓周運動是一種 運動 2 向心加速度公式中 v an必須對應(yīng) 3 在非勻速圓周運動中 加速度的兩個分量作用不同 切向加速度改變速度的 向心加速度改變速度的 我們不討論切向加速度 學(xué)習(xí)互動 對向心加速度的理解 考點一 變加速 同一時刻 大小 方向 例1關(guān)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方向垂直D 在勻速圓周運動中向心加速度是恒量 學(xué)習(xí)互動 答案 C 學(xué)習(xí)互動 向心加速度計算公式的探究 考點二 學(xué)習(xí)互動 圖5 5 1 學(xué)習(xí)互動 方向 圓心 m s2 學(xué)習(xí)互動 例2 多選 圖5 5 2為A B兩質(zhì)點做勻速圓周運動的向心加速度隨半徑變化的圖像 其中A的圖線為雙曲線的一支 由圖可知 A A質(zhì)點運動的線速度大小不變B A質(zhì)點運動的角速度大小不變C B質(zhì)點運動的角速度大小不變D B質(zhì)點運動的線速度大小不變 圖5 5 2 答案 AC 學(xué)習(xí)互動 點評 本題考查向心加速度公式的理解 由于公式中存在三個變量 所以必須引入控制變量的思想加以理解 而不能籠統(tǒng)地說加速度與半徑成正比或反比 學(xué)習(xí)互動 向心加速度的計算 考點三 國際單位 學(xué)習(xí)互動 例3如圖5 5 3所示 一個圓盤繞軸心O在水平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動 圓盤半徑R 0 4m 轉(zhuǎn)動角速度 15rad s 則圓盤邊緣上A點的線速度大小v m s 向心加速度大小a m s2 圖5 5 3 答案 690 解析 根據(jù)v R可得v 15 0 4m s 6m s 根據(jù)a 2R可得a 152 0 4m s2 90m s2 學(xué)習(xí)互動 例4 多選 圖5 5 4為一皮帶傳動裝置 右輪的半徑為r a是它的邊緣上的一點 左側(cè)是一輪軸 大輪的半徑為4r 小輪的半徑為2r b點在小輪上 到小輪中心距離為r c點和d點分別位于小輪和大輪的邊緣上 若在傳動過程中 皮帶不打滑 則 A a點與b點線速度大小相等B a點與c點角速度大小相等C a點與d點向心加速度大小相等D a b c d四點中 向心加速度最小的是b點 圖5 5 4 學(xué)習(xí)互動 答案 CD 學(xué)習(xí)互動 備用習(xí)題 1 關(guān)于做勻速圓周運動物體的向心加速度方向 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 答案 C 解析 勻速圓周運動的向心加速度的大小不變 方向始終指向圓心 故C項正確 備用習(xí)題 2 多選 由于地球自轉(zhuǎn) 比較位于赤道上的物體1與位于北緯60 的物體2 則 A 它們的角速度之比 1 2 2 1B 它們的線速度之比v1 v2 2 1C 它們的向心加速度之比a1 a2 2 1D 它們的向心加速度之比a1 a2 4 1 答案 BC 解析 兩物體繞同一地軸自轉(zhuǎn) 所以角速度相等 故選項A錯誤 設(shè)赤道半徑為r1 則北緯60 的圓軌道半徑r2 r1cos60 r1 2 由公式v r 可得線速度之比v1 v2 2 1 故選項B正確 由公式an 2r 可得向心加速度之比a1 a2 2 1 故選項C正確 選項D錯誤 備用習(xí)題 備用習(xí)題 答案 D 備用習(xí)題 4 多選 圖甲為磁帶錄音機的磁帶盒 可簡化為如圖乙所示的傳動模型 A B為纏繞磁帶的兩個輪子 兩輪的半徑均為r 在放音結(jié)束時 磁帶全部繞到了B輪上 磁帶的外緣半徑R 3r 現(xiàn)在進(jìn)行倒帶 使磁帶繞到A輪上 倒帶時A輪是主動輪 其角速度是恒定的 B輪是從動輪 則在倒帶的過程中下列說法正確的是 A 倒帶開始時A B兩輪的角速度之比為1 3B 倒帶結(jié)束時A B兩輪的角速度之比為1 3C 倒帶過程中磁帶的運動速度變大D 倒帶過程中磁帶的運動速度不變 備用習(xí)題 答案 BC 自我檢測 1 對向心加速度的理解 多選 下列說法中正確的是 A 向心加速度描述角速度變化的快慢B 向心加速度描述線速度大小變化的快慢C 向心加速度總是與速度方向垂直D 向心加速度只改變速度的方向 答案 CD 解析 向心加速度始終與線速度方向垂直 因此 向心加速度只改變線速度的方向 不改變線速度的大小 向心加速度是描述線速度方向變化快慢的物理量 自我檢測 2 向心加速度計算公式的探究 靜止在地面上的物體隨地球的自轉(zhuǎn)而運動 則 A 物體的向心加速度都指向地心B 物體的線速度隨所在緯度的增加而減小C 物體的角速度隨所在緯度的增加而減小D 同一緯度上物體的向心加速度均相同 答案 CD 解析 物體的向心加速度的方向都指向物體所在緯度平面的圓心 選項A錯誤 地球上物體的角速度都等于地球自轉(zhuǎn)的角速度 轉(zhuǎn)動半徑隨緯度增加而減小 根據(jù)v r可知線速度隨物體所在緯度的增加而減小 選項B正確 C錯誤 同一緯度上物體的轉(zhuǎn)動半徑相同 向心加速度大小相等 方向不同 選項D錯誤 自我檢測 3 向心加速度的計算 甲 乙兩個物體都做勻速圓周運動 轉(zhuǎn)動半徑之比為3 4 在相同的時間里甲轉(zhuǎn)過60圈 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 4 答案 B