内容正文:
第六章 圆周运动
6.3 向心加速度
必修二
【学习目标】
1. 知道向心加速度的概念;
2. 知道向心力加速度和线速度、角速度、周期的关系式
3. 能够运用向心加速度公式求解有关简单问题。
【知识梳理】
1. 向心加速度的概念
2.向心加速度物理意义
3. 向心加速度的表达式
4. 向心加速度的方向
问题?
天宫二号空间实验室在轨飞行时,可认为它绕地球做匀速圆周运动。
(1)在匀速圆周运动过程中,天宫二号的运动状态发生变化吗?若变化,变化的原因是什么?
(2)分析天宫二号受到什么力的作用?这个力沿什么方向?
(3)根据牛顿第二定律,分析天宫二号的加速度方向变化吗?
提示(1)天宫二号的速度方向不断发生变化,所以运动状态发生变化。运动状态发生变化的原因是因为受到力的作用。
(2)天宫二号受到地球的引力作用,方向沿半径指向圆心。
(3)物体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径指向圆心。加速度的方向时刻指向圆心,所以方向不断变化
1.定义:由向心力产生的加速度叫向心加速度
2.物理意义:描述质点速度方向变化的快慢
3.大小:
思维拓展
有人说:根据an= 可知,向心加速度与半径成反比,根据an=ω2r可知,向心加速度与半径成正比,这是矛盾的。你认为呢?
答案 不矛盾。说向心加速度与半径成反比是在线速度一定的情况下;说向心加速度与半径成正比是在角速度一定的情况下,所以二者并不矛盾。
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4.方向:
总指向圆心
匀速圆周运动中,向心力=合外力,指向圆心;向心加速度和物体的加速度相同
非匀速圆周运动中,合外力不等于向心力;向心加速度和物体的加速度也不相同
规律方法
例1 (多选)关于向心加速度,以下说法正确的是 ( )
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
答案:ABD
练习:下列关于匀速圆周运动中向心加速度的说法正确的是( )
A.向心加速度表示做圆周运动的物体速率改变的快慢
B.向心加速度表示角速度变化的快慢
C.向心加速度描述线速度方向变化的快慢
D.匀速圆周运动的向心加速度不变
解析 匀速圆周运动中速率不变,向心加速度只改变速度的方向,显然A项错误;匀