第3节 向心加速度
匀速圆周运动的加速度方向
如何确定天宫一号在轨飞行时加速的方向和大小?
匀速圆周运动
线速度大小不变
线速度方向时刻变化
加速度不为零
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匀速圆周运动的加速度方向
匀速圆周运动
合力提供向心力
加速度方向与合力方向相同,指向圆心
(牛顿第二定律)
向心加速度
向心加速度:物体做匀速圆周运动时的加速度,方向总指向圆心。
知识梳理
定义:物体做匀速圆周运动时的加速度总指向 ,这个加速度叫作 。
向心加速度的作用:向心加速度的方向总是与速度方向 ,故向心加速度只改变速度的 ,不改变速度的 。
圆心
向心加速度
垂直
方向
大小
1.下列关于向心加速度的说法错误的是( )
A.向心加速度的方向始终与速度方向垂直
B.向心加速度只改变线速度的方向,不改变线速度的大小
C.物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
D.物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
C
2.对于匀速圆周运动,下列说法错误的是( )
A.线速度不变 B.角速度不变
C.加速度发生变化 D.周期不变
A
3.下列说法中正确的是( )
A.向心加速度表示做圆周运动的物体速率改变的快慢
B.向心加速度描述线速度方向变化的快慢
C.在匀速圆周运动中,向心加速度是恒定的
D.匀速圆周运动是匀变速曲线运动
B
匀速圆周运动的加速度大小
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匀速圆周运动的加速度大小
线速度一定时,向心加速度与圆周运动半径成反比
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角速度一定时,向心加速度与半径成正比
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思考:自行车的大齿轮、小齿轮、后轮的半径不一样,它们的边缘有三点,判断A、B点,B、C点向心加速度与半径的关系并做出解释。
匀速圆周运动的加速度大小
C
B
A
A、B同链,属于传动装置,同一传动装置各轮边缘上线速度相等,向心加速度与圆周运动的半径成反比;
B、C同轴,属于同轴转动装置,同轴转动轮上各点的角速度相等,向心加速度与半径成正比。
【例题】在长为????的细绳下端栓一个质量为????的小球,捏住绳子的上端,使小球在水平面内做圆周运动,细绳就沿圆锥面旋转,这样就成了一个圆锥摆。当绳子根竖直方向的夹角为????时,小球运动的向心加速度????????的大小为多少?通过计算说明:要增大夹角????,应该增大小球的角速度????。
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课堂小结
1.向心加速度:物体做匀速圆周运动时的加速度,方向总指向圆心,且与速度方向垂直。
2.向心加速度的方向时刻改变的,是个变量。
3.向心加速度大小:
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4.匀速圆周运动的物体,角速度一定时,向心加速度与半径成正比,线速度一定时,向心加速度与圆周运动半径成反比
推导向心加速度公式
提示:
1、运用矢量运算法则中的三角形定则。
2、运用极限的思想。
3、运用数学上的相似三角形。
拓展学习
1.在地球表面上,除了两极以外,任何物体都要随地球的自转而做匀速圆周运动,当同一物体先后位于a和b两地时,下列表述正确的是( )
B
A.该物体在a、b两地所受向心力都指向地心
B.该物体在a、b两地时角速度一样大
C.该物体在a地时线速度较大
D.该物体在 地时的向心加速度较小
2.如图所示,撑开的雨伞上A、B两点到伞轴的距离分别为 、 ,且 。当转动雨伞使A、B两点绕伞轴作匀速圆周运动时,A、B两点的( )
D
A.周期之比为
B.角速度之比为
C.线速度之比为
D.向心加速度之比为
3.如图所示,放在地球表面上的两个物体甲和乙,甲放在南沙群岛(赤道附近),乙放在北京。它们随地球自转做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )
B
A.甲的角速度小于乙的角速度
B.甲的线速度大于乙的线速度
C.甲的周期大于乙的周期
D.甲的向心加速度等于乙的向心加速度