高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 向心加速度背景图课件ppt
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册3 向心加速度背景图课件ppt,共31页。PPT课件主要包含了导入新课,匀速圆周运动,存在一个加速度,向心加速度,交流讨论,梳理深化,巩固提升,急转弯,急刹车,急转弯同时踩刹车等内容,欢迎下载使用。
行星在绕太阳做什么运动?
匀速圆周运动的速度是不变的吗?
速度大小不变,方向时刻改变
速度变化的原因是什么?
一、匀速圆周运动的加速度方向
情景:被绳子拉住的玩具火车在水平面上做匀速圆周运动
问题1:玩具火车做匀速圆周运动过程中,玩具火车的运动状态发生变化吗?若变化,变化的原因是什么?
玩具火车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。
问题2:玩具火车受到几个力的作用,合力沿什么方向?
合力始终沿半径指向圆心
问题3:根据牛顿第二定律,玩具火车的加速度方向变化吗?匀速圆周运动是一种什么性质的运动呢?
加速度时刻沿半径指向圆心,即加速度方向是变化的——向心加速度
匀速圆周运动是一种变加速曲线运动
问题4:在匀速圆周运动中,物体的加速度就是向心加速度吗?加速度一定指向圆心吗?
在匀速圆周运动中,物体所受的合外力始终指向圆心,所以加速度就是向心加速度,一定指向圆心。
问题5:在变速圆周运动中,物体的加速度就是向心加速度吗?加速度一定指向圆心吗?
在变速圆周运动中,物体所受的合外力不指向圆心,物体的加速度不是向心加速度。即加速度不指向圆心,但向心加速度指向圆心。
1、向心加速度:任何做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心,这个加速度叫做向心加速度。
2、向心加速度的方向:总是沿着圆周运动的半径指向圆心,即方向始终与运动方向垂直,方向时刻改变。
3、向心加速度的作用:向心加速度的方向总是与速度方向垂直,故向心加速度的作用只改变速度的方向,对速度的大小无影响。
4、向心加速度的物理意义:描述线速度方向变化的快慢。
5、圆周运动的性质:不论向心加速度an的大小是否变化,其方向时刻改变,所以圆周运动的加速度时刻发生变化,圆周运动是变加速曲线运动。
6、变速圆周运动的向心加速度:做变速圆周运动的物体,加速度一般情况下不指向圆心,该加速度有两个分量:一是向心加速度,二是切向加速度。向心加速度表示速度方向变化的快慢,切向加速度表示速度大小变化的快慢。所以变速圆周运动中,向心加速度的方向也总是指向圆心。
例1、下列关于向心加速度的说法中正确的是( )A.向心加速度的方向始终指向圆心B.向心加速度的方向保持不变C.在匀速圆周运动中,向心加速度是恒定的D.匀速圆周运动是匀变速曲线运动
练习1、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
练习2、如图所示,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
练习3、如图所示,细绳的一端固定,另一端系一小球,让小球在光滑水平面内做匀速圆周运动,关于小球运动到P点时的加速度方向,下列图中可能的是( )
问题1:我们知道了物体做圆周运动需要向心力,请根据向心力与线速度、角速度、半径的关系式,推导向心加速度与线速度、角速度、半径的关系式?
二、匀速圆周运动的加速度大小
问题2:请根据线速度与角速度的关系,推导向心加速度与线速度、角速度的关系式?
问题3:请根据ω与T、n的关系推导向心加速度an与T、n的关系式?
问题4:向心加速度的大小与半径成正比还是反比?
当线速度v一定时,an 与 r 成反比
当ω、T、n 一定时,an 与 r 成正比
注意:向心加速度的每一个公式都涉及三个物理量的变化关系,必须在某一物理量不变时分析另外两个物理量之间的关系。
实际应用:夜间,汽车以一定的速度在一宽阔的水平路面上匀速直线行驶,突然发现正前方有一堵长墙,为了尽可能避免撞到墙壁,你会怎样做?
问题5:同学们请注意急转弯同时踩刹车的做法是很危险的,在速度很大时,边刹车边急打方向盘是很容易翻车的。我们只分析前面两种情况,如何比较它们哪一种方法更安全呢?
比较匀减速到0的直线距离x和圆周运动的半径 r大小关系
故可知r > x,刹车更安全!
2、向心加速度的大小与半径的关系
(1)当半径一定时,向心加速度的大小与角速度的平方成正比,也与线速度的平方成正比。随转速的增大或周期的减小而增大。(2)当角速度一定时,向心加速度与运动半径成正比。(3)当线速度一定时,向心加速度与运动半径成反比。
(4)an与r 的关系图象:如图所示,由an-r 图象可以看出:an与r成正比还是反比,要看ω 恒定还是v 恒定。
例2、(多选)如图所示,一小物块以大小为an=4 m/s2的向心加速度做匀速圆周运动,半径R=1 m,则下列说法正确的是( )A.小物块运动的角速度为2 rad/sB.小物块做圆周运动的周期为π sC.小物块在t= s内通过的位移大小为 mD.小物块在π s内通过的路程为零
练习4、关于质点做匀速圆周运动,下列说法正确的是( )A.由 知 a 与 r 成反比B.由 知 a 与 r 成正比C.由 知 ω 与 r 成反比D.由ω=2nπ 知 ω 与转速 n 成正比
练习5、如图所示,一半径为R的球体绕轴O1O2以角速度ω匀速转动,A、B为球体上两点.下列说法中正确的是( )A.A、B两点具有相同的角速度B.A、B两点具有相同的线速度C.A、B两点具有相同的向心加速度D.A、B两点的向心加速度方向都指向球心
练习6、如图的皮带传动装置中,轮A和B同轴,A、B、C分别是三个轮边缘上的质点,且rA=rC=2rB,则三个质点的向心加速度之比aA∶aB∶aC等于( )A.4∶2∶1 B.2∶1∶2C.1∶2∶4 D.4∶1∶4
练习7、(多选)一小球质量为m,用长为L的悬绳(不可伸长,质量不计)固定于O点,在O点正下方 处钉有一颗光滑钉子。如图所示,将悬线沿水平方向拉直无初速度释放后,当悬线碰到钉子后的瞬间,则( )A.小球的角速度突然增大B.小球的线速度突然减小到零C.小球的向心加速度突然增大D.小球的向心加速度不变
做匀速圆周运动的物体的加速度都指向圆心,这个加速度叫做向心加速度
向心加速度的方向始终指向圆心
只改变线速度方向,不改变线速度大小
描述线速度方向变化的快慢
每个公式都涉及三个物理量的变化关系,必须在某一物理量不变时分析另外两个物理量之间的关系
人类能承受多大的加速度?
人体的胸腔保护着心脏免受撞击的伤害,但是它的保护功能在现代科学技术的发展下却略显脆弱。或许,在达到一定程度的加速度时,胸腔也根本起不到保护的作用。 为了制造安全的飞行器和航天器需要了解这个数据。横向加速会因为对人体施加不对称力而对人体造成伤害。根据《大众科学》最近刊载的一项研究表明,14个g的加速度可以让人的器官分离,而4到8个g的加速度可以让人昏迷。
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