新课标人教版高中物理必修二课件5.6向心加速度

1、 女运动员在男运动员女运动员在男运动员的拉力作用下，做匀速的拉力作用下，做匀速圆周运动圆周运动导导 入入 新新 课课 摩天轮做匀速圆周摩天轮做匀速圆周运动运动 生活中的圆周运动生活中的圆周运动 宇宙中的圆周运动宇宙中的圆周运动 第六节第六节 向心加速度向心加速度能够运用向心加速度公式求解有关问题。能够运用向心加速度公式求解有关问题。教教 学学 目目 标标（1 1）知识与技能目标）知识与技能目标理解速度变化量和向心加速度的概念。理解速度变化量和向心加速度的概念。知道向心加速度和线速度、角速度的关系式。知道向心加速度和线速度、角速度的关系式。领会推导过程中用到的数学方法领会推导过程中用到的数学方法

2、（2 2）过程与方法目标）过程与方法目标体验向心加速度的导出过程体验向心加速度的导出过程培养学生探究问题的热情、乐于学习培养学生探究问题的热情、乐于学习 的品质的品质（3 3）情感、态度与价值观）情感、态度与价值观培养学生思维能力和分析问题的能力培养学生思维能力和分析问题的能力重点重点理解匀速圆周运动中加速度的产生原因，理解匀速圆周运动中加速度的产生原因，掌握向心加速度的确定方法和计算公式掌握向心加速度的确定方法和计算公式难点难点向心加速度方向的确定过程和向心加速度向心加速度方向的确定过程和向心加速度公式的应用公式的应用教学重难点教学重难点 我们已经知道，如果物体不受力，它将做我们已经知道，如

3、果物体不受力，它将做匀速直线运动。我们还知道，力的作用效果之匀速直线运动。我们还知道，力的作用效果之一是改变物体的运动状态，即改变物体速度的一是改变物体的运动状态，即改变物体速度的大小或（和）方向。所以，沿着圆周运动的物大小或（和）方向。所以，沿着圆周运动的物体一定受力。那么，做匀速圆周运动的物体，体一定受力。那么，做匀速圆周运动的物体，它所受的力沿什么方向它所受的力沿什么方向？考虑几个实例也许会考虑几个实例也许会有所启发。有所启发。 图图左左中的地球受到什么力的作用中的地球受到什么力的作用? ?这个这个力可能沿什么方向力可能沿什么方向? ? 图图右右中的小球受到几个力的作用中的小球受到几个力

4、的作用? ?这几这几个力的合力沿什么方向个力的合力沿什么方向? ?（1）什么叫匀速圆周运动？）什么叫匀速圆周运动？ 质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相同的圆弧长度相同这种运动就叫匀速圆周运动。这种运动就叫匀速圆周运动。 vr复习复习（2 2）描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个）描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个? ?线速度，角速度线速度，角速度（3 3）上述物理量间有什么关系？）上述物理量间有什么关系？ 讨论：那么物体所受的外力沿什么方向？讨论：那么物体所受的外力沿什么方向？加速度又怎样呢？加速度又怎样呢？ 匀速圆周运动匀速圆周运动是变

5、加速曲线运动是变加速曲线运动变加速曲线运动运动状态改变一定受到外力一定存在加速度 什么是匀速圆周什么是匀速圆周运动运动?“?“匀速匀速”的含义的含义是什么？是什么？提问提问 圆周运动，即使是匀速圆周运动，由于圆周运动，即使是匀速圆周运动，由于运动方向在不断改变，所以也是变速运动。运动方向在不断改变，所以也是变速运动。既然是变速运动，就会有加速度。那么加速既然是变速运动，就会有加速度。那么加速度指向哪个方向？度指向哪个方向？ （1 1）轻绳栓一小球）轻绳栓一小球, ,在光滑水平面做匀速圆在光滑水平面做匀速圆周运动周运动。小球受哪些力？合外力有何特点？小球受哪些力？合外力有何特点？ 例题例题小球受

6、力分析如右图所示：小球受力分析如右图所示： OGFNFOF FN N与与G G相抵消，所以相抵消，所以合力为合力为F F解：解：FFFVVVO小球受力特点如下图所示：小球受力特点如下图所示： 结论：结论：做匀速做匀速圆运动的小球，圆运动的小球，合合外力外力指向指向圆心。圆心。FFFv 所以，做匀速圆运动所以，做匀速圆运动的卫星，合外力的卫星，合外力方向方向指向指向圆心（地心），圆心（地心），与速度与速度v垂垂直直。（2 2）卫）卫 星星 绕绕 地地 球球 运运 行行的受力情况及其特点？的受力情况及其特点？受力分析如图所示：受力分析如图所示：解：解：（3 3）在匀速转动的圆筒内）在匀速转动的圆筒

7、内壁上紧靠着一个物体，分壁上紧靠着一个物体，分析物体的受力情况？析物体的受力情况？GNf受力分析如图：受力分析如图：（4 4）细绳悬吊一小球，小球在水平面上做）细绳悬吊一小球，小球在水平面上做圆锥摆运动，对其进行受力分析？圆锥摆运动，对其进行受力分析？T2F合合GTT1受力分析如图：受力分析如图： 牛顿第二定律告诉我们，物体的加速牛顿第二定律告诉我们，物体的加速度方向总与它受力的方向一致。这个关系度方向总与它受力的方向一致。这个关系不仅对直线运动正确，对曲线运动同样正不仅对直线运动正确，对曲线运动同样正确。确。 在前面的实例中，物体所受的合力指在前面的实例中，物体所受的合力指向圆心，所以物体的

8、加速度也指向圆心。向圆心，所以物体的加速度也指向圆心。知识要点知识要点 从上面的例子，可以得出普遍性的结论。从上面的例子，可以得出普遍性的结论。 结论：结论：任何做匀速圆周运动的物体的加任何做匀速圆周运动的物体的加速度都速度都指向圆心指向圆心。这个加速度叫做。这个加速度叫做向心加速向心加速度度。（。（centripetal acceleration） 合外力合外力的的方向方向总是总是沿半径指向圆心沿半径指向圆心。 合外力作用效果合外力作用效果:只改变速度方向，不改只改变速度方向，不改变速度大小。变速度大小。归纳归纳向心加速度向心加速度定义定义：向心力产生的加速度。：向心力产生的加速度。物理意义

9、物理意义：描述线速度方向变化的快慢。：描述线速度方向变化的快慢。方向方向：与向心力方向相同，总是指向圆心，：与向心力方向相同，总是指向圆心，时刻变化，是一个变加速度。时刻变化，是一个变加速度。知识要点知识要点ra2 进一步的分析表明，由进一步的分析表明，由 可以导出向可以导出向心加速度大小的表达式心加速度大小的表达式 把把 代入，代入，能够得到用角速度表示能够得到用角速度表示向心加速度大小向心加速度大小的表达式的表达式rva2vatrv 下面我们要从加速度的定义下面我们要从加速度的定义a= v /t进行一般进行一般性的讨论性的讨论 甲甲v1vv2v1vv2用矢量三角形表示用矢量三角形表示乙乙v

10、1vv2甲甲乙乙丙丙丁丁 v A 、v B的长度是否一样？的长度是否一样？ v A平移时注意什么？平移时注意什么？v /t表示什么？表示什么？v与圆的半径平行吗？与圆的半径平行吗？ 在什么条件下，在什么条件下，v与圆的半径平行？与圆的半径平行？注意注意 探究向心加速度大小的表达式，我们尝试得探究向心加速度大小的表达式，我们尝试得出向心加速度大小的表达式，出发点是设法用出向心加速度大小的表达式，出发点是设法用v，r等物理量表示等物理量表示 中的中的v。vat探究探究 从公式从公式 看看, ,向心加速度与圆向心加速度与圆周运动的半径成反比周运动的半径成反比 从公式从公式 看，向心加速度与看，向心加

11、速度与半径成正比半径成正比 这两个结论是否矛盾这两个结论是否矛盾？ （1 1）在）在y= =k x这个关系式中，说这个关系式中，说y与与x成正比，成正比，前提是什么？前提是什么？2ra rva/2 （2）自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个）自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样，它们的边缘上有三个点轮子的半径不一样，它们的边缘上有三个点A、B、C。其中哪两点向心加速度的关系适用于。其中哪两点向心加速度的关系适用于“向心加速度与半径成正比向心加速度与半径成正比”，哪两点适用于，哪两点适用于“向心加速度与半径成反比向心加速度与半径成反比”？ARABCRBRC课课 堂堂 小小 结结（1 1）

12、向心加速度）向心加速度: :大小大小: : 或或方向方向: :沿半径指向圆心，方向不断变化，是变沿半径指向圆心，方向不断变化，是变加速运动。加速运动。物理意义物理意义: :表示速度方向变化快慢的物理量。表示速度方向变化快慢的物理量。 2ra rva/2高高 考考 链链 接接 1.（08山东）据报道，我国数据中继卫山东）据报道，我国数据中继卫星星“天链一号天链一号01星星”于于2008年年4月月25日在西日在西昌卫星发射中心发射升空，经过昌卫星发射中心发射升空，经过4次变轨控次变轨控制后，于制后，于5月月1日成功定点在东经日成功定点在东经770赤道上赤道上空的同步轨道空的同步轨道.关于成功定点后

13、的关于成功定点后的“天链一天链一号号01星星”，下列说法正确的（，下列说法正确的（ ）A. 运行速度大于运行速度大于7.9km/s B. 离地面高度一定，相对地面静止离地面高度一定，相对地面静止 C. 绕地球运行的角速度比月球绕地球运行绕地球运行的角速度比月球绕地球运行的角速度大的角速度大 D. 向心加速度与静止在赤道上物体的向心向心加速度与静止在赤道上物体的向心加速度大小相等加速度大小相等 2.（09广东）发射人造卫星是将卫星以广东）发射人造卫星是将卫星以一定的速度送入预定轨道。发射场一般选一定的速度送入预定轨道。发射场一般选择在尽可能靠近赤道的地方，如图。这样择在尽可能靠近赤道的地方，如图

14、。这样选址的优点是，在赤道附近选址的优点是，在赤道附近 （ ）A.地球的引力较大地球的引力较大 B.地球自转线速度较大地球自转线速度较大 C.重力加速度较大重力加速度较大 D.地球自转角速度较大地球自转角速度较大赤道赤道课课 堂堂 练练 习习 1. 上海在北纬上海在北纬31，求上海所在处物体绕地，求上海所在处物体绕地轴做圆周运动的向心加速度是多大？（设地球半轴做圆周运动的向心加速度是多大？（设地球半径径R=6400km，COS31=0.86）分析：分析：首先应明确物体做匀速首先应明确物体做匀速圆周运动；再确定圆周轨迹、圆周运动；再确定圆周轨迹、圆心及半径。圆心及半径。AORrO 解：解：物体随

15、地球自转的角速度物体随地球自转的角速度 =2/T,圆圆周半径周半径r=R cos31a=r 2= R cos31(2 /T) 2,代入数据可得代入数据可得a=2.910-2m/s2 2. 图中所示的皮带传动装置中，主动轮的半图中所示的皮带传动装置中，主动轮的半径径r1大于从动轮的半径大于从动轮的半径r2，轮缘上的，轮缘上的A点和点和B点的点的向心加速度哪一个大？向心加速度哪一个大？A、C点呢？为什么？点呢？为什么？ 答：答：在图示的皮带传动装置中，在图示的皮带传动装置中，A点和点和B点的线速度大小相等，点的线速度大小相等，B点的点的r比比A点的小，点的小，由公式由公式可知，可知，B点的向心加速

16、度比点的向心加速度比A点的大。主动轮点的大。主动轮上上A点和点和C点的角速度相等，由公式点的角速度相等，由公式可知，可知，A点的向心加速度比点的向心加速度比C点的大。点的大。rva22ra 3. 地球绕太阳公转的运动可以近似地看作匀地球绕太阳公转的运动可以近似地看作匀速圆周运动，地球距太阳约速圆周运动，地球距太阳约1.5108 km.地球公地球公转时的向心加速度转时的向心加速度a =_.2271122m/s1015. 314. 32105 . 12Trra23m/s1096. 5 . 答案：答案：地球公转的周期为地球公转的周期为T = 365T = 36524243600 3600 s = s = 地球公转的向心加速度为地球公转的向心加速度为s10715. 3 4.从从 看，看，a跟跟r成正比，从成正比，从 看，看，a跟跟r成反比。如果有人问你：成反比。如果有人问你：“向心加速度的大向心加速度的大小跟半径成正比还是成反比？小跟半径成正比还是成反比？”应该怎样回答？应该怎样回答？2ra rva2 答：答：应该说：角速度相同时，向心加速应该说：角速度相同时，向心加速度的大小跟半径成正比；线速度的大小相同度的大小跟半径成正比；线速度的大小相同时，向心加速度的大小跟半径成