2013-2014学年高中物理人教版必修二同步辅导与检测课件：5.5向心加速度.ppt

金品质高追求 我们让你更放心 ！ 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 第五节 向心加速度 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 轮滑(Roller skating)，又称滚轴溜冰、滑旱冰 ，是穿着带滚轮的特制鞋在坚硬的场地上滑行的 运动今日多数的滚轴溜冰者主要都使用直排轮 ，又称刷刷、66.1995年，ESPN第一届极限运动 更把特技单排轮滑运动(AggressivelnlineSkate) 推向了全世界！特技单排轮滑运动起源于美国， 其特技鞋也不同于普通单排轮滑，是在单排轮滑附加了许多配 件最终使单排轮滑更好玩，更刺激 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 1理解速度变化量是矢量，其大小、方向的确定 2明确向心加速度的概念 3掌握向心加速度公式及有关计算 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 课前预习 1速度变化量 (1)定义：运动的物体在一段时间内的_与_ 之差 (2)表达式：v_ 2向心加速度 (1)定义：任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向 _，这个加速度叫做向心加速度 末速度初速度 v末v初 圆心 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) (2)方向：向心加速度的方向总是沿着半径指向圆心，跟该 点的线速度方向_向心加速度的方向时刻在改变 (3)大小：an .根据vr可得an_. (4)物理意义：向心加速度是描述线速度_改变快慢 的物理量向心加速度是由于线速度的方向改变而产生的，因 此线速度的方向变化的快慢决定了向心加速度的大小 3非匀速圆周运动的加速度 做非匀速圆周运动的物体的加速度并不指 向圆心，而是与半径有一个夹角，我们可以把 加速度a分解为沿_方向的an和沿 _方向的at，如图所示，则an描述速度 _改变的快慢，at描述速度_改 变的快慢，其中an就是向心加速度 垂直 _ 2r 方向 半径 切线 方向大小 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 怎样认识向心加速度的方向和大小？ 1向心加速度的推 导 (1)情景设置： 我们可以先把有关速 度矢量vA和vB画成图(甲) 所示，图中vA、vB分别表 示做匀速圆周运动的物体 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 在A、B两点时的速度作出图(乙)所示的平行四边形，这个平行 四边形可理解为将速度vA和速度的变化量v合成得到vB.它也能用 图(丙)所示的三角形法则来表示，同样可以看成vA与v合成得到 vB.这就是说从vA变到vB，发生了v的变化，从而求出速度矢量的 改变量vvBvA. 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 2向心加速度的方向：总是沿着半径指向圆心，即方向 始终与运动方向垂直由于向心加速度始终与速度垂直，故向 心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小，向心加速度 的大小表示速度方向改变的快慢 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 名师提示：(1)向心加速度是矢量，方向总指向圆心，始终 与线速度方向垂直，故向心加速度只改变线速度的方向，不改 变线速度的大小向心加速度的大小表示线速度方向改变的快 慢 (2)向心加速度的公式适用于所有圆周运动的向心加速度的 计算 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 尝试应用 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变化的物理量 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向心加速度大小恒定，方向时刻改变 D物体做非匀速圆周运动时，向心加速度的大小也可用 an 来计算 BD 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 向心加速度的大小与半径是怎样的关系？向心加 速度就是合加速度吗？ 1向心加速度与半径的关系 在表达式an 2r中，an与两 个量(或v、r)有关，在讨论时要注意 用控制变量法分析：若角速度相同 ，ar；若线速度v大小相同，a . an与r的关系可用图甲、乙表示 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 2向心加速度与合加速度的关系 (1)物体做匀速圆周运动时，向心加速度就是物体运动的合 加速度 (2)物体做非匀速圆周运动时，合加速度必有一个沿切线方 向的分量和指向圆心方向的分量，其指向圆心方向的分量就是 向心加速度，此时向心加速度仍满足an 2r. 名师提示：应注意向心加速度公式an r2，在v一定 的情况下，方可认为物体的向心加速度a与r成反比，而在一 定的情况下，可认为向心加速度a与r成正比，因向心加速度的 每个公式都涉及三个物理量的变化关系，所以必须在某一物理 量不变时，才可以判断另外两个物理量之间的关系 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 尝试应用 2关于向心加速度的说法正确的是( ) A向心加速度越大，物体速率变化越快 B向心加速度的大小与轨道半径成反比 C向心加速度的方向始终与速度方向垂直 D在匀速圆周运动中向心加速度是恒量 C 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 向心加速度的理解 如图所示，为A、B两质点做匀速 圆周运动的向心加速度随半径变化的图象， 其中A为双曲线的一个分支，由图可知( ) AA物体运动的线速度大小不变 BA物体运动的角速度大小不变 CB物体运动的角速度大小不变 DB物体运动的线速度大小不变 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 解析：搞清向心加速度公式an 和an2r的适用条件 an 说明线速度不变时，加速度与半径成反比，故选项A正 确；an2r说明角速度不变时，加速度与半径成正比，故选项 C正确 答案：AC 名师归纳：在利用图象解决物理问题时，要注意充分挖掘 图象中所携带的信息，如：一个量随另一个量如何变化；变化 的确切数量关系；斜率多大，其物理意义是什么；截距、面积 各有什么意义等同时还要注意把物理图象和具体的物理情景 结合起来考虑应该选取哪一个规律或公式解决问题 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 变式应用 1一球被细线拴着做匀速圆周运动，若其轨道半径为R， 向心加速度为a，则( ) A小球相对于圆心的位移不变 B小球的线速度为 C小球在时间t内通过的路程为 D小球做圆周运动的周期为2 BD 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 向心加速度的计算 滑板运动是一种时尚而又刺激的运 动，目前，受到越来越多青少年的喜爱如图 所示，某滑板运动员恰好从B点进入半径为 2.0 m的 圆弧，该圆弧轨道在C点与水平轨道 相接，运动员滑到C点时的速度大小为10 m/s，求他到达C点前 、后的瞬时加速度(不计各种阻力) 解析：运动员经圆弧滑到C点时做圆周运动因为不计各 种阻力故经过C点之前的瞬间运动员只在竖直方向上受力， 故此时他只有向心加速度由an 得运动员到达C点前的瞬 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 答案：50 m/s2，方向竖直向上；0 时加速度a1 m/s250 m/s2，方向竖直向上运动员滑过C 点后，进入水平轨道做匀速直线运动，故加速度a20. 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 变式应用 2飞行员在做千斤斗或大盘旋等机动飞行 时，经常会出现黑视飞行员要适应这种情况， 必须进行严格的训练如图所示，就是对飞行员 进行训练的一种仪器飞行员坐在一个在竖直平 面内做匀速圆周运动的舱的内边缘，要使飞行员 的加速度a6g，则角速度需为多少？(已知R 20 m，g取10 m/s2) 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 传动装置中向心加速度 如右图所示，O、O1，为两个 皮带轮，O轮的半径为r，O1轮的半径为 R，且Rr，M点为O轮边缘上的一点，N 点是O1轮上的任意一点，当皮带转动时( 设转动过程中不打滑)，则( ) AM点的向心加速度一定大于N点的向心加速度 BM点的向心加速度一定等于N点的向心加速度 CM点的向心加速度可能小于N点的向心加速度 DM点的向心加速度可能等于N点的向心加速度 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 解析：因为两轮的转动是通过皮带传动的，而且皮带在转 动过程中不打滑，故两轮边缘各点的线速度大小一定相等在 大轮边缘上任取一点Q，因为Rr，所以由an 可知，aQRN，则由 an 2r可知，aQaN，综上可见，aMaN，因此选项A正确 答案：A 名师归纳：分析本题的关键有两点：其一是同一轮上的各 点角速度相同；其二是皮带不打滑时，与皮带接触的各点线速 度相同抓住了这两点，再根据描述圆周运动的各物理量之间 的关系就不难得出正确结论 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 变式应用 3.如右图所示，O1为皮带传动的主动 轮的轴心，轮半径为r1，O2为从动轮的轴 心，轮半径r2，r3为固定在从动轮上的小 轮半径，已知r22r1，r31.5r1，A， B，C分别是三个轮边缘上的点，则A，B，C三点的向心加速度 之比是(皮带不打滑)( ) A1 2 3 B2 4 3 C8 4 3 D3 6 2 C 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 基础练 1.关于质点做匀速圆周运动的下列说法正确的是（ ） A .由a= 知, a 与r成反比 B .由a=2r 知, a 与r成正比 C .由= 知,与r成反比 D .由=2n 知，与转速n成正比 D 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 2下列关于向心加速度的说法中正确的是( ) 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 C 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 3“月球勘探号”空间探测器绕月球的飞行可以看做匀速 圆周运动，关于探测器的运动，下列说法正确的是( ) A匀速运动 B匀变速曲线运动 C变加速曲线运动 D向心加速度大小和方向都变化的运动 C 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 4.如右图所示，质量为m的木块从半径为 R的半球形碗口下滑到碗的最低点的过程中， 如果由于摩擦力的作用使木块的速率不变， 那么( ) A加速度为零 B加速度恒定 C加速度大小不变，方向时刻改变，但不一定指向圆心 D加速度大小不变，方向时刻指向圆心 D 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 5.如右图所示，A、B为啮合传动的两齿轮 ，RA2RB，则A、B两轮边缘上两点的关系正 确的是( ) A角速度之比为2 1 B向心加速度之比为1 2 C周期之比为1 2 D转速之比为2 1 B 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 6.如右图所示，中型拖拉机后轮直径是前 轮的2倍，匀速行驶时，前轮边缘上的A点与后 轮边缘上的B点的线速度之比vA vB_ ，角速度之比A B_，向心加速度 之比aA aB_. 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 提高练 7.如右图所示，定滑轮的半径r2 cm，绕在滑 轮上的细线悬挂着一个重物，由静止开始释放，测 得重物以加速度a2 m/s2做匀加速运动，在重物由 静止下落距离为1 m的瞬间，滑轮边缘上的点的角 速度_ rad/s，向心加速度an _m/s2. 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 答案：100 200 金品质高追求 我们让你更放心！ 返回 物理物理 必修必修2 2 ( (人教版人教版) ) 8.如右图所示为一皮带传动装置示意图， 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 ，则在传动过程中 ，轮C边缘上一点和轮D边缘上