新人教版高中物理必修二《向心加速度》教学课件教师版.pptx

向心加速度【思考】小球绕绳子一端做匀速圆周运动,它的加速度方向如何?如何计算其大小?它的速度大小改变吗?提示:加速度方向指向圆心,可由an=或an=ω2r计算其大小,速度大小不变。1.涵义:做匀速圆周运动的加速度总指向_____。2.方向:始终沿半径指向_____,并与线速度方向_____。3.大小:an=____或an=____。4.作用效果:只改变_____________,不改变线速度大小。圆心圆心垂直ω2r线速度的方向5.物理意义:描述___________改变快慢的物理量。6.下列表述中正确的是_____。①匀速圆周运动是匀变速曲线运动②做匀速圆周运动的物体,其向心加速度恒定③物体做匀速圆周运动时,其相等时间内的位移相等④物体做匀速圆周运动时,相等时间内的速度的变化量不同线速度方向④⑥⑤根据an=可知加速度与半径成反比⑥根据an=ω2r可知当角速度一定时,加速度与半径成正比一　匀速圆周运动的加速度方向1.物理意义:描述匀速圆周运动中线速度改变的快慢,只能表示速度方向变化的快慢,不表示速度大小变化的快慢。2.方向特点:(1)指向圆心:无论是匀速圆周运动,还是变速圆周运动,向心加速度的方向都指向圆心(或者说与线速度方向垂直)。(2)时刻改变:无论向心加速度的大小是否变化,向心加速度的方向随线速度方向的改变时刻改变,所以圆周运动的向心加速度是时刻改变的。3.匀速圆周运动中的“变”与“不变”:(1)“不变”量:匀速圆周运动的角速度、周期、转速不变,线速度、加速度这两个矢量的大小不变。(2)“变化”量:匀速圆周运动的线速度、加速度这两个矢量的方向时刻改变,故它们在时刻变化。【思考·讨论】情境:地球绕太阳做匀速圆周运动,如甲图所示;光滑桌面上一个小球由于细线的牵引,绕桌面上的图钉做匀速圆周运动,如乙图所示。 讨论:(1)在匀速圆周运动中,地球、小球的运动状态发生变化吗?若变化,试分析原因。 (物理观念)提示:运动状态发生变化,因为地球和小球都受到力的作用。(2)根据牛顿第二定律,试分析地球、小球的加速度方向变化吗?匀速圆周运动是一种什么运动? (科学思维)提示:地球、小球的合力指向圆心,方向时刻在变,因此,加速度方向也在时刻发生变化;匀速圆周运动是一种变速运动。【典例示范】下列关于向心加速度的说法中正确的是 (　)A.向心加速度的方向始终指向圆心B.向心加速度的方向保持不变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 【解析】选A。向心加速度的方向始终指向圆心,和线速度的方向垂直,不改变线速度的大小只是改变线速度的方向,由于加速度是矢量,因此向心加速度是时刻变化的,向心加速度大小不变,故B、C、D项错误,A项正确。【素养训练】1.关于向心加速度,下列说法正确的是 (　)A.向心加速度是描述线速度大小变化快慢的物理量B.向心加速度是描述线速度的方向变化快慢的物理量C.向心加速度时刻指向圆心,方向不变D.向心加速度是平均加速度,大小可用a=计算 【解析】选B。加速度是描述速度变化快慢的物理量,向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量,因此A错误,B正确;虽然向心加速度时刻指向圆心,但是沿不同的半径指向圆心,所以方向不断变化,C错误;加速度公式a=适用于平均加速度的计算,向心加速度一般是指瞬时加速度,D错误。 2.我们习惯这样的自然现象 “太阳下山明早依旧爬上来”。黎明,旭日东升;黄昏,夕阳西下。白天和黑夜周而复始,不断交替出现,我们习以为常的这种自然现象就是地球自转产生的。关于地球上的物体随地球自转,下列说法正确的是 (　) A.在赤道上向心加速度最大B.在两极向心加速度最大C.在地球上各处向心加速度一样大D.在地球上各处线速度都一样大 【解析】选A。地球自转时,各点绕地轴转动,具有相同的角速度,根据a=rω2知,距地轴的距离越大,向心加速度越大,所以在赤道处的向心加速度最大,两极向心加速度最小,故A正确,B、C错误;根据公式v=ωr可得,在地球上各处线速度跟圆周运动半径大小有关,故D错误。 【补偿训练】物体做匀速圆周运动过程中,其向心加速度 (　)A.大小和方向均保持不变B.大小和方向均时刻改变C.大小保持不变、方向时刻改变D.大小时刻改变,方向保持不变 【解析】选C。做匀速圆周运动的物体加速度是矢量,方向时刻指向圆心,是变化的,向心加速度的大小不变,故C项正确。 二　匀速圆周运动的加速度大小1.向心加速度的大小:已知向心力表达式:Fn= ,Fn=mrω2根据牛顿第二定律Fn=man得到(1)an= =ω2r=ωv:由于v=ωr,所以向心加速度也可以是an=ωv。(2)an= =4π2f2r:由于ω= =2πf,所以向心加速度也可以是an= =4π2