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【预习链接】人教版(2019) 必修2 高中物理 高一寒假 第7讲 向心加速度(原卷版+解析版).zip
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向心加速度内容的考点:
1、向心加速度的概念、公式与推导;
2、向心加速度与角速度、周期的关系;
3、比较向心加速度的大小;
4、向心力的定义及向心加速度的关系。
知识点1:向心加速度
1、向心加速度
定义:由于匀速圆周运动的速度方向时刻改变,因此做匀速圆周运动的质点一定具有加速度。这种加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小,方向始终指向圆心,因此叫做向心加速度。
符号:an。
物理意义:描述速度方向变化的快慢(向心加速度只改变速度方向,不改变速度大小)。
大小:
方向:总是沿半径指向圆心,始终与线速度方向垂直,时刻变化,是变量。
匀速圆周运动的向心加速度大小不变。向心加速度不一定是物体做圆周运动的实际加速度。对于匀速圆周运动,向心加速度就是其实际加速度。对于非匀速圆周运动,其实际加速度不指向圆心,此时的向心加速度只是它的一个沿半径方向上的分加速度。
匀速圆周运动是加速度变化的变加速曲线运动(非匀变速曲线运动)。因为对某一确定的匀速圆周运动来说,m、r、v、ω、T的大小都是不变的,所以向心力和向心加速度的大小不变,但方向却时刻改变。
对于变速率圆周运动,可以用公式求质点在圆周上某点的向心加速度瞬时值,其中ω或v应取该点的线速度和角速度的瞬时值。
向心加速度与半径的关系:
角速度一定时,向心加速度与半径成正比 线速度一定时,向心加速度与半径成反比
向心加速度得分推导:
如下图所示:
,vA、vB、△v 组成的三角形与ΔABO相似,则有
考点1:向心加速度的概念、公式与推导
1.(2023下·辽宁本溪·高一校考阶段练习)如图甲为某同学转动自己手中的笔的过程,该过程可视为圆心为O的圆周运动,如图乙所示。已知笔长为L,当笔尖M的线速度大小为时,笔帽N的线速度大小为,则笔帽N做圆周运动的加速度大小为( )
A.
B.
C.
D.
2.(2023下·云南文山·高一校考阶段练习)如图所示,用一细线悬挂一小球,使其悬空做圆锥摆运动。圆锥摆运动为绕某一点的匀速圆周运动。下列描述小球运动的物理量,恒定不变的是( )
A.线速度B.向心力C.向心加速度D.周期
3.(2023下·广东广州·高一统考期末)摩天轮是游乐园常见的娱乐设施,如图所示,摩天轮悬挂的座舱与摩天轮一起在竖直平面内匀速转动,座舱通过固定金属杆OP连接在圆环的横杆EF上,横杆可自由转动使得OP始终保持竖直方向。当杆EF匀速转动到摩天轮最高点时,下列说法正确的是( )
A.座舱的加速度为零
B.座舱上的M点与N点的角速度相等
C.座舱上的M点的线速度小于N的线速度
D.金属杆上O点的线速度小于金属杆上P点线速度
考点2:向心加速度与角速度、周期的关系
4.(2023下·高一课时练习)如图是一种叫“指尖陀螺”的玩具。当将陀螺绕位于中心A的转轴旋转时,陀螺上的B、C两点的周期、角速度、线速度、向心加速度的关系正确的是( )
A.TB=TC,vB>vCB.TB=TC,vB
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