3.2　第2课时　向心力与向心加速度的关系 课件(共25张PPT)高中物理 鲁科版（2019） 必修 第二册

(课件网) 3.2　第2课时　向心力与向心加速度的关系 1.通过实例认识向心力的作用及向心力的来源。 2.掌握向心力的公式。 3.知道向心加速度，掌握向心加速度的公式。 4.能用牛顿第二定律知识分析匀速圆周运动的向心力。 学习目标 一、向心力的公式 公式：做匀速圆周运动的物体，所受向心力的大小为F＝ ，而ω＝，则F＝ 。 mrω2 m 知识梳理 圆心 二、向心加速度 1．定义 做匀速圆周运动的物体，其加速度a的方向一定指向 ，所以也叫向心加速度。 2．大小 a＝ ，a＝ 。 rω2 一、向心力的来源和计算 飞机在空中水平面内做匀速圆周运动受哪些力的作用？向心力由什么力提供？ 提示：飞机受到重力和空气对飞机的作用力，二者的合力提供向心力。 要点剖析 1．向心力大小的计算 F＝m＝mrω2＝mωv＝mr。在匀速圆周运动中，向心力大小不变；在非匀速圆周运动中，其大小随速率v的变化而变化。 2．向心力来源的分析 物体做圆周运动时，向心力由物体所受力中沿半径方向的力提供。可以由一个力充当向心力；也可以由几个力的合力充当向心力；还可以是某个力的分力充当向心力。 例1.(多选)下列关于向心加速度的说法中正确的是(　　) 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线速度的方向垂直 D．在匀速圆周运动中向心加速度是恒量 解析：在匀速圆周运动中，速率不变，速度方向时刻变化，向心加速度越大，物体速度方向变化越快，A错误；向心加速度的大小可用a＝或a＝ω2r表示，当v一定时，a与r成反比；当ω一定时，a与r成正比．可见a与r的比例关系是有条件的，B错误；向心加速度的方向沿半径指向圆心，始终与线速度的方向垂直，C正确；在匀速圆周运动中，向心加速度的大小恒定，但方向始终指向圆心，即其方向时刻变化，所以向心加速度不是恒量，D错误． 答案：BCD 例2.如图所示，一球体绕轴O1O2以角速度ω匀速旋转，A、B为球体表面上两点，下列说法正确的是(　　) 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两点的向心加速度的方向都指向球心 D．A、B两点的向心加速度大小之比为2∶1 解析：A、B为球体表面上两点，因此，A、B两点的角速度与球体绕轴O1O2旋转的角速度相同，A正确；如图所示，A以P为圆心做匀速圆周运动，B以Q为圆心做匀速圆周运动，因此，A、B两点的向心加速度方向分别指向P、Q，C错误；设球的半径为R，则A运动的半径rA＝Rsin 60°，B运动的半径rB＝Rsin 30°，则= = = ，B错误； = = ，D错误． 答案：A 分析匀速圆周运动问题的基本步骤 1．明确研究对象，对研究对象进行受力分析，画出受力示意图。 2．确定物体做圆周运动的轨道平面、圆心、半径。 3．将物体所受外力通过力的正交分解，分解到沿切线方向和沿半径方向。 4．列方程：沿半径方向满足F合1＝mrω2＝m＝ mr ，沿切线方向F合2＝0。 5．解方程求出结果。 技巧归纳 二、匀速圆周运动的向心加速度 天宫二号空间实验室在轨飞行时，可认为它绕地球做匀速圆周运动。尽管线速度大小不变，但方向却时刻变化，因此，它运动的加速度一定不为0。那么，该如何确定它在轨飞行时加速度的方向和大小呢？ 提示：根据a＝，加速度的方向应与向心力的 方向一致。加速度的大小可根据a＝或a＝ 和 a＝rω2来确定。 1．向心加速度的物理意义 向心加速度是描述速度方向改变快慢的物理量。向心加速度由于速度的方向改变而产生，线速度的方向变化的快慢决定了向心加速度的大小。 2．向心加速度的几种表达式 3．向心加速度与半径的关系 (1)若ω为常数，根据a＝ω2r可知，向心加速度与r成正比，如图甲所示。 (2)若v为常数，根据a＝可知，向心加速度与r ... ...