高中物理 5.5 向心加速课件 新人教版必修2

向心加速度

一、【目标导航】

1．知道匀速圆周运动是变速运动，具有指向圆心的加速度——向心加速度．

2．知道向心加速度的表达式，能根据问题情景选择合适的向心加速度的表达式并会用来进行简单的计算．

3．会用矢量图表示速度变化量与速度之间的关系，理解加速度与速度、速度变化量的区别．

4．体会匀速圆周运动的向心加速度方向的分析方法．

5．知道变速圆周运动的向心加速度的方向和加速度的公式．

二、【知识梳理】

1．匀速圆周运动是变速运动

匀速圆周运动速度的 不变，速度的 时刻变化，所以匀速圆周运动是变加速运动，有 ．

2．向心加速度

（1>定义：做圆周运动的物体，加速度时刻指向 ，这个加速度称为向心加速度．

(2)公式：a= = = =_ ___

(3)方向：总是沿着圆周运动的半径指向

(4)意义：描述线速度方向改变的 ，

向心加速度只改变速度的 ，不改变速度的 ．

3．速度的变化量 速度的变化量是 ，既有 ，又有 ．

三、【典型例题解析】

题型一、速度的变化量

速度是矢量，速度的变化量也是矢量，既有大小，又有方向，其变化规律符合平行四边形定则．

1．同一直线上速度的变化

2．不在同一直线上速度的变化

【例l】-质点以速度v做匀速圆周运动，某时刻经过A点，试求出过A点转过1809060、、后速度改变量．

针对练习1-1：飞机做曲线运动表演，初速度为1v，经时间t速度变为2v，速度变化量v与1v和2v的方向如图所示，其中正确的是 ( )

针对练习1-2：如图所示，直杆OB绕O点转动，当杆上A点速率为1v时，杆上另一点B的速率为,2v当B点速率增加v时，则A点速率增加 ( )

第七节 向心力

教学目标：

（一）知识与技能

1、理解向心力的概念。

2、知道向心力与哪些因素有关，理解公式的确切含义并能用来计算。

3、能够应用向心力公式求解圆周运动的问题。

（二）过程与方法

1、根据牛顿第二定律得出匀速圆周运动的物体所受合外力的方向和大小，即向心力的大小和方向。

2、通过锥摆实验粗略验证向必力的表达式。

3、讨论变速圆周运动和一般曲线运动。

（三）情感态度价值观

使用生活中的常见物品做实验，拉近科学与学生的距离，使学生感到科学就在自己身边，对科学产生亲切感。

教学重点：

理解向心力公式的确切含义。

教学难点：

向心力公式的运用。

教学过程：

（一）引入新课

我们知道，如果物体不受力，将保持静止或匀速直线运动。我们还知道，力的作用效果之一是改变物体的运动状态，即改变物体速度的大小或（和）方向。所以，沿着圆周运动的物体合力一定不为零，那么做圆周运动的物体所受合力有什么特点呢？这就是这一节我们要研究的问题。

（二）新课教学

1、向心力

做圆周运动的物体为什么不沿直线飞去而是沿着一个圆周运动？那是因为它受到了力的作用。用手抡着一个被绳系着的物体，使它做圆周运动，是绳子的力在拉着它。月球绕着地球转动，是地球对月球的引力在“拉”着它。 做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，这个加速度一定是由于它受到了指向圆心的合力。这个合力就叫做向心力，即：

（1）向心力：做匀速圆周运动的物体，会受到指向圆心的合力，这个合力叫做向必力。

①向心力总是指向圆心，始终与线速度垂直，只改变速度的方向而不改变大小。

②向心力是根据力的作用效果命名，可是各种性质的力，也可以是它们的合力，还可以是某个力的分力。

③如果物体做匀速圆周运动，向心力就是物体受到的合外力；如果物体做非匀速圆周运动（线速度大小时刻改变），向心力并非是物体受到的合外力。

如图，在线的一端系一个小球，另一端牵在手里，将手举过头顶，使小球在水平面内做圆周运动，感受球运动时对手的拉力；改变小球转动的快慢、线的长度或小球的质量，感受向心力的变化跟那些因素有关。

1 5.向心加速度

基础巩固

1.关于做匀速圆周运动物体的向心加速度的方向,下列说法正确的是( )

A.与线速度的方向始终相同 B.始终指向圆心

C.与线速度的方向始终相反 D.始终保持不变

解析:匀速圆周运动物体的向心加速度的方向时刻指向圆心,与速度方向垂直,方向不断发生变化。

答案:B

2.关于质点的匀速圆周运动,下列说法正确的是( )

A.由a

B.由a=ω2r可知,a与r成正比

C.由v=ωr可知,ω与r成反比

D.由ω=2πn可知,ω与n成正比

解析:物体做匀速圆周运动的向心加速度与物体的线速度、角速度、半径有关,但向心加速度与半径的关系要在一定的前提条件下才能得出。当线速度一定时,向心加速度与半径成反比;当角速度一定时,向心加速度与半径成正比,对线速度和角速度与半径的关系也可以同样进行讨论。

答案:D

3.(多选)质点做匀速圆周运动,下列物理量改变的有( )

A.线速度 B.周期

C.相对于圆心的位移 D.向心加速度的大小

解析:质点做匀速圆周运动,其线速度、相对于圆心的位移的方向都在时刻改变,而向心加速度的大小不变,周期不变,故A、C正确。

答案:AC

4.一物体以4 m/s的线速度做匀速圆周运动,转动周期为2 s。则该物体在运动过程的任一时刻,速度变化率的大小为( )

A.2 m/s2 B.4 m/s2 C.0 D.4π m/s2

解析:速度的变化率就是物体的加速度,因为物体做匀速圆周运动,所以速度的变化率就是物体的向心加速度。由aa=4πm/s2。

答案:D

5.(多选)如图所示,一个球绕中心轴线OO'以角速度ω做匀速圆周运动,则( )

2

A.a、b两点线速度相同

B.a、b两点角速度相同

C.若θ=30°,则a、b两点的线速度之比va∶vb

D.若θ=30°,则a、b两点的向心加速度之比aa∶ab=2

解析:共轴转动的各点角速度相等,故a、b两点的角速度相等,但运动半径不相等,所以线速度不相等,故A错误,B正确;设球的半径为R,当θ=30°时,a的转动半径r=Rcos30°R,根据v=rω可a=rω2可C正确,D错误。

1 5.1 曲线运动

项目 内容

课题 5.1 曲线运动 修改与创新

教学

目标 1、知识与技能

（l）知道曲线运动中速度的方向，理解曲线运动是一种变速运动；

（2）知道物体做曲线运动的条件是所受的合外力与它的速度方向不在一条直线上。

2、过程与方法

（1）体验曲线运动与直线运动的区别；

（2）体验曲线运动是变速运动及它的速度方向的变化。

3、情感、态度与价值观

（1）能领略曲线运动的奇妙与和

谐，发展对科学的好奇心与求知欲；

（2）有参与科技活动的热情，将物理知识应用于生活和生产实践中。

教学重、

难点 教学重点：什么是曲线运动；物体做曲线运动的方向的确定；物体做曲线运动的条件。

教学难点：物体微曲线运动的条件。

教学

准备 投影仪、投影片、斜面、小钢球、小木球、条形磁铁。

教学

过程

（一）新课导入

前面我们学习过了各种直线运动，包括匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动等。下面来看这个小实验，判断该物体的运动状态。

实验：（1）演示自由落体运动，该运动的特征是什么？（轨迹是直线）

（2）演示平抛运动，该运动的特征是什么？（轨迹是曲线）

这里我们看到一种我们前面没有学过的运动形式，它与我们前面学过的运动形式有本质的区别。前面我们学过的运动的轨迹都是直线，而我们现在看到的这种运动的轨迹是曲线，我们把这种运动称为曲线运动。

概念：轨迹是曲线的运动叫曲线运动。其实曲线运动是比直线运动普遍 2 的运动情形，现在请大家举出一些生活中的曲线运动的例子？（微观世界里如电子绕原子核旋转；宏观世界里如天体运行；生活中如投标抢、掷铁饼、跳远等均为曲线运动）

（二）新课教学

1、曲线运动速度的方向

在前面学习直线运动的时候我们已经知道了任何确定的直线运动都有确定的速度方向，这个方向与物体的运动方向相同，现在我们又学习了曲线运动，大家想一想我们该如何确定曲线运动的速度方向?在解决这个问题之前我们先来看几张图片(如图6．1—l、6．1—2)。