6.3 向心加速度 课件-2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

6.3 向心加速度 晋阳风火流星 科幻电影《星际穿越》《流浪地球》等中描述了空间站中模拟地球上重力的装置。这个模型可以简化为如图所示的环形实验装置,外侧壁相当于“地板”。让环形实验装置绕O点旋转,能使“地板”上可视为质点的物体与在地球表面处有同样的“重力”。其实是模拟地球上的重力加速度g,环形装置该如何转动？ 情景引入 探究: (1)从表中的数据可以发现什么现象? (2)结合本节学习的知识,尝试解释一下这一现象。 【解析】(1)北极的重力加速度大于赤道的重力加速度。 (2)物体的重力本质上来源于地球引力,在两极物体向心加速度为0,地球引力等于重力;由于地球自转,在赤道上的物体所受的地球引力一部分充当向心力,所以产生的重力加速度比两极的要小。 答案:见解析 任务一、匀速圆周运动的加速度方向 1.左图中的小球与右图中的运动员正在做匀速圆周运动，是否具有加速度？ 2.做匀速圆周运动的物体加速度方向如何确定？你的依据是什么？ 有加速度 Δt Δv a= a a m F a= 物体做匀速圆周运动时，所受合力提供向心力，合力的方向总是指向圆心，如图 所示。根据牛顿第二定律，物体运动的加速度方向与它所受合力的方向相同。因此，物体做匀速圆周运动时的加速度总指向圆心，我们把它叫作向心加速度 【特别提醒】牛顿第二定律不仅适 用于直线运动，对曲线运 动同样适用。 任务一、匀速圆周运动的加速度方向 1.向心加速度（an） （1）定义：物体做匀速圆周运动时的加速度总是指向圆心，我们把它叫做向心加速度（centripetal acceleration）。 总是沿着半径指向圆心，与该点的线速度方向垂直。 思考：向心加速度是否是恒定不变的？ 不是，向心加速度的方向时刻在改变！ 注：①向心加速度不是恒定的，方向时刻在变 思考：匀速圆周运动是否为匀变速曲线运动？ ②匀速圆周运动是非匀变速曲线运动 （2）方向： 任务一、匀速圆周运动的加速度方向 向心加速度（an） 只改变线速度方向，不改变线速度大小。 描述物体线速度方向变化的快慢。 （1）定义：物体做匀速圆周运动时的加速度总是指向圆心，我们把它叫做向心加速度（centripetal acceleration）。 （2）方向：总是沿着半径指向圆心，与该点的线速度方向垂直。 （3）作用效果： （4）物理意义： 任务一、匀速圆周运动的加速度方向 向心加速度（an） 1.定义：物体做圆周运动时的加速度总是指向圆心，我们把它叫做向心加速度（centripetal acceleration）。 2.物理意义：描述物体线速度方向变化的快慢。 3.方向：总是沿着半径指向圆心，与该点的线速度方向垂直。 （只改变线速度方向，不改变线速度大小） 4.大小： 任务三：运用向心加速度公式解决实际问题 1.如左图所示，A、B、C分别是大齿轮、小齿轮边缘上的点和后轮边缘上的点，当转动脚踏板时，这三个点加速度的大小如何比较？你选择公式的依据是什么？ 2.如右图所示，长为l的绳子栓有质量为m的小球，在同一水平面内做匀速圆周运动，绳与竖直线的夹角为θ。小球的加速度方向指向哪里？ 3.忽略空气阻力，小球受几个力的作用？是什么力提供了向心力？ 4.体验：如果小球转动得快，绳与竖直线的夹角θ如何变化，你能给出理论依据吗？ 1.同轴转动：角速度ω相同 2.链条（皮带）传动：线速度V相同 an = v2 r an = rω2 任务三：运用向心加速度公式解决实际问题 【例题】如图 6.3-3 所示，在长为 l 的细绳下端拴一个质量为 m 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。当绳子跟竖直方向的夹角为 θ 时，小球运动的向心加速度 an 的大小为多少？通过计算说明 ：要增大夹角 θ，应该增大小球运动的角速度 ω。 任务三：运用向心加速度公式解决实际问题 任务三：运用向心加速度公式解决实际问题 课堂要点小结 探究: (1)则旋转角速度应为(地球表面重力加速度为g,装置的外半径为R)? (2)不同质量的人受力相同吗?感受相同吗? 【解析】(1)为使“地板”上可视为质点的物体与在地球表面处有同样的 “重力”,则物体的向心加速度应等于g,根据g=ω2R,可得ω= 。 (2)不同质量的人受力不相同,感受相同。 答案:见解析 曲线运动中的速度的变化量： v1 v2 Δv v1 v2 Δv 直线运动中的速度的变化量： 用矢量图表示速度变化量 v2 v1 v2 v1 Δv v1 v2 Δv 探究：从运动学视角确定向心加速度的方向和大小 探究：从运动学视角确定向心加速度的方向和大小 探究：从运动学视角确定向心加速度的方向和大小 常考题型 题组一　对向心加速度的理解 题1