人教版高一物理必修二5.5向心加速度(23张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高一物理必修二5.5向心加速度(23张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-10-14 07:59:25 | ||
图片预览
文档简介
(共23张PPT)
5
向心加速度
回顾：牛顿第一定律
牛顿第二定律
做圆周运动的物体是否一定受力？
那么做匀速圆周运动的物体所受合外力方向有什么特点？
如果物体不受力
做匀速直线运动或静止
做圆周运动的物体
变速曲线运动
根据牛顿第二定律（同样适用于曲线运动），即合外力一定不为零。
一定存在加速度
速度方向一定改变
地球受到什么力的作用?
这个力可能沿什么方向?
讨论
应该受到指向太阳的引力作用
因此，根据牛二（力与加速度具有同向性），地球的加速度的方向指向太阳
感知加速度的方向
V
F
F
F
V
V
结论：做匀速圆周运动的卫星，合外力方向
指向圆心（地心），与速度V垂直
卫星绕地球（行星）的运动
小球受到几个力的作用?
这几个力的合力沿什么方向?
小球受到重力、支持力和绳子的拉力三个力的作用，其合力即为绳子的拉力，其方向指向圆心
G
N
F拉
因此，小球的加速度的方向指向圆心
结论
做匀速圆周运动的物体，其加速度的方向时刻指向圆心，这个加速度叫向心加速度
O
B
A
vA
vB
vA
Δv
vA、vB、△v
组成的矢量三角形与ΔABO相似
∴
=
AB
Δv
v
r
∴
Δv
=
AB
v
r
∴
an
=
=
·
AB
v
r
Δv
Δt
Δt
当△t极小时，AB=AB=Δs
∴
=
=
=
v
AB
Δs
Δt
Δt
AB
Δt
∴
an
=
·
v
=
v
r
v2
r
Δ
θ
Δ
θ
推导过程：
向心加速度的大小
an
=
rω2
思考：
从公式
看，向心加速度与半径成反比；从公式
看，向心加速度与半径成正比；这两个结论是否矛盾？
an
=
v2
r
an
=
rω2
v不变时，an与r
成反比
ω不变时，an与r
成正比
an
=
vω
an
=
r
4π2
T
2
an
=
4π2
f
2r
=4π2
n2r
1、定义：
做匀速圆周运动的物体，
加速度始终
指向圆心，这个瞬时加速度就叫向心加速度。
3、物理意义：描述线速度的方向变化的快慢；
只改变线速度方向，不改变其大小
4、方向：
总是指向圆心，时刻变化，
是一个变加速度；
5、匀速圆周运动性质：变加速曲线运动；
四、匀速圆周运动的向心加速度
2、大小：
an
=
rω2
an
=
v2
r
谢谢！
五、变速圆周运动的加速度
竖直平面内的圆周运动一般是变速圆周运动(如重物在细绳/轻杆的作用下做圆周运动），运动的速度大小和方向在不断发生变化，运动过程复杂，合外力不仅要改变运动方向，还要改变速度大小。
练习1
如图所示,半径为R的圆盘绕过圆心的竖直轴OO′匀速转动,在距轴为r处有一竖直杆,杆上用长为L的细线悬挂一小球.当圆盘以角速度ω匀速转动时,小球也以同样的角速度做匀速圆周运动,这时细线与竖直方向的夹角为θ,则小球的向心加速度大小为（
）
A.
B.
C.
D.
D
如图所示，一个皮带传动减速装置，轮A和轮B共轴固定在一起组成一个塔形轮．各轮半径之比RA∶RB∶RC∶RD＝2∶1∶1∶2，则运转过程中，轮C边缘上一点和轮D边缘上一点的线速度之比为__________，角速度之比为__________向心加速度之比为__________．
练习2
答案：
2∶1
4∶1
8∶1
如图所示，细绳的一端固定，另一端系一小球，让小球在竖直面内做圆周运动，关于小球运动到P点时的加速度方向，下列图中可能的是（ ）
D
练习3
结论
做匀速圆周运动的物体，其加速度的方向时刻指向圆心，这个加速度叫向心加速度
思考：是不是由此可以得出结论：“任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心”?
暂时不能，因为上面只研究了有限的实例．还难以得出一般性的结论，需要数学上的论证来支持这一观点。
然而，这样的研究十分有益，因为它强烈地向我们提示了
问题的答案，给我们指出了方向．
思考
加速度的定义式是什么？
a
=
Δt
Δv
a
的方向与ΔV的方向相同
关键是如何确定ΔV
的方向?
速度的变化量ΔV
二、理论探究向心加速度的方向
结论：当△t→0时，△v与VA垂直（与半径平行），指向圆心，即做匀速圆周运动的物体，其瞬时加速度的方向指向圆心．
说明：并不是圆周运动的物体加速度都一定指向圆心，做变速圆周运动的物体（如洗衣机开机时和关机时洗衣筒的运动、电扇开和关时的运动），其合加速度不指向圆心，但有向心加速度这一分量，到后面我们会详细讨论。
?
直线运动的速度的变化量：
·
v1
v2
Δv
·
v1
v2
Δv
知识复习
作法：从同一点作出物体在一段时间的始末两个速度矢量v1和v2，从初速度v1的末端指向末速度v2的末端所作的矢量就是速度的变化量△v
。
?任意曲线运动中的速度的变化量：
v2
v1
v2
v1
Δv
v1
v2
Δv
由减数的末端指向
被减数的末端
首尾相连，由首指向尾
换个角度看这个等式
ΔV
=
V2-V1
ΔV
+
V1=V2
?
O
A
B
vA
vB
v
Δt
ΔV∕Δt表示平均加速度
当Δt→0时，此时ΔV∕Δt
表示
瞬时加速度
vA
r
(5)△V与圆的半径平行吗?
在什么条件下，△V的方向与圆的半径平行?
(1)在A、B两点画速度矢量vA和vB时，
要注意速度的方向与半径垂直。
(2)将VA的起点移到B点时要注意是平移
(3)如何画出质点由A点运动到B点时速度
的变化量△V？
(4)△v／△t表示的意义是什么?
ΔV
=
VB-VA
?匀速圆周运动的速度变化量
设质点做半径为r的匀速圆周运动，经过Δt从A运动到B
A
B
O
Δv
O
A
B
?匀速圆周运动的速度变化量
VA
VA
VB
VA
VB
Δv
Δv
思考：当Δt→0时，这个ΔV的方向是怎样的呢？
5
向心加速度
回顾：牛顿第一定律
牛顿第二定律
做圆周运动的物体是否一定受力？
那么做匀速圆周运动的物体所受合外力方向有什么特点？
如果物体不受力
做匀速直线运动或静止
做圆周运动的物体
变速曲线运动
根据牛顿第二定律（同样适用于曲线运动），即合外力一定不为零。
一定存在加速度
速度方向一定改变
地球受到什么力的作用?
这个力可能沿什么方向?
讨论
应该受到指向太阳的引力作用
因此，根据牛二（力与加速度具有同向性），地球的加速度的方向指向太阳
感知加速度的方向
V
F
F
F
V
V
结论：做匀速圆周运动的卫星，合外力方向
指向圆心（地心），与速度V垂直
卫星绕地球（行星）的运动
小球受到几个力的作用?
这几个力的合力沿什么方向?
小球受到重力、支持力和绳子的拉力三个力的作用，其合力即为绳子的拉力，其方向指向圆心
G
N
F拉
因此，小球的加速度的方向指向圆心
结论
做匀速圆周运动的物体，其加速度的方向时刻指向圆心，这个加速度叫向心加速度
O
B
A
vA
vB
vA
Δv
vA、vB、△v
组成的矢量三角形与ΔABO相似
∴
=
AB
Δv
v
r
∴
Δv
=
AB
v
r
∴
an
=
=
·
AB
v
r
Δv
Δt
Δt
当△t极小时，AB=AB=Δs
∴
=
=
=
v
AB
Δs
Δt
Δt
AB
Δt
∴
an
=
·
v
=
v
r
v2
r
Δ
θ
Δ
θ
推导过程：
向心加速度的大小
an
=
rω2
思考：
从公式
看，向心加速度与半径成反比；从公式
看，向心加速度与半径成正比；这两个结论是否矛盾？
an
=
v2
r
an
=
rω2
v不变时，an与r
成反比
ω不变时，an与r
成正比
an
=
vω
an
=
r
4π2
T
2
an
=
4π2
f
2r
=4π2
n2r
1、定义：
做匀速圆周运动的物体，
加速度始终
指向圆心，这个瞬时加速度就叫向心加速度。
3、物理意义：描述线速度的方向变化的快慢；
只改变线速度方向，不改变其大小
4、方向：
总是指向圆心，时刻变化，
是一个变加速度；
5、匀速圆周运动性质：变加速曲线运动；
四、匀速圆周运动的向心加速度
2、大小：
an
=
rω2
an
=
v2
r
谢谢！
五、变速圆周运动的加速度
竖直平面内的圆周运动一般是变速圆周运动(如重物在细绳/轻杆的作用下做圆周运动），运动的速度大小和方向在不断发生变化，运动过程复杂，合外力不仅要改变运动方向，还要改变速度大小。
练习1
如图所示,半径为R的圆盘绕过圆心的竖直轴OO′匀速转动,在距轴为r处有一竖直杆,杆上用长为L的细线悬挂一小球.当圆盘以角速度ω匀速转动时,小球也以同样的角速度做匀速圆周运动,这时细线与竖直方向的夹角为θ,则小球的向心加速度大小为（
）
A.
B.
C.
D.
D
如图所示，一个皮带传动减速装置，轮A和轮B共轴固定在一起组成一个塔形轮．各轮半径之比RA∶RB∶RC∶RD＝2∶1∶1∶2，则运转过程中，轮C边缘上一点和轮D边缘上一点的线速度之比为__________，角速度之比为__________向心加速度之比为__________．
练习2
答案：
2∶1
4∶1
8∶1
如图所示，细绳的一端固定，另一端系一小球，让小球在竖直面内做圆周运动，关于小球运动到P点时的加速度方向，下列图中可能的是（ ）
D
练习3
结论
做匀速圆周运动的物体，其加速度的方向时刻指向圆心，这个加速度叫向心加速度
思考：是不是由此可以得出结论：“任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心”?
暂时不能，因为上面只研究了有限的实例．还难以得出一般性的结论，需要数学上的论证来支持这一观点。
然而，这样的研究十分有益，因为它强烈地向我们提示了
问题的答案，给我们指出了方向．
思考
加速度的定义式是什么？
a
=
Δt
Δv
a
的方向与ΔV的方向相同
关键是如何确定ΔV
的方向?
速度的变化量ΔV
二、理论探究向心加速度的方向
结论：当△t→0时，△v与VA垂直（与半径平行），指向圆心，即做匀速圆周运动的物体，其瞬时加速度的方向指向圆心．
说明：并不是圆周运动的物体加速度都一定指向圆心，做变速圆周运动的物体（如洗衣机开机时和关机时洗衣筒的运动、电扇开和关时的运动），其合加速度不指向圆心，但有向心加速度这一分量，到后面我们会详细讨论。
?
直线运动的速度的变化量：
·
v1
v2
Δv
·
v1
v2
Δv
知识复习
作法：从同一点作出物体在一段时间的始末两个速度矢量v1和v2，从初速度v1的末端指向末速度v2的末端所作的矢量就是速度的变化量△v
。
?任意曲线运动中的速度的变化量：
v2
v1
v2
v1
Δv
v1
v2
Δv
由减数的末端指向
被减数的末端
首尾相连，由首指向尾
换个角度看这个等式
ΔV
=
V2-V1
ΔV
+
V1=V2
?
O
A
B
vA
vB
v
Δt
ΔV∕Δt表示平均加速度
当Δt→0时，此时ΔV∕Δt
表示
瞬时加速度
vA
r
(5)△V与圆的半径平行吗?
在什么条件下，△V的方向与圆的半径平行?
(1)在A、B两点画速度矢量vA和vB时，
要注意速度的方向与半径垂直。
(2)将VA的起点移到B点时要注意是平移
(3)如何画出质点由A点运动到B点时速度
的变化量△V？
(4)△v／△t表示的意义是什么?
ΔV
=
VB-VA
?匀速圆周运动的速度变化量
设质点做半径为r的匀速圆周运动，经过Δt从A运动到B
A
B
O
Δv
O
A
B
?匀速圆周运动的速度变化量
VA
VA
VB
VA
VB
Δv
Δv
思考：当Δt→0时，这个ΔV的方向是怎样的呢？