新课标人教版物理必修二第5章+[曲线运动]:第五节向心加速度

第五节 向心加速度

教学目标：

（一）知识与技能

知道向心加速度的产生、大小及方向。

（二）过程与方法

根据线速度方向的变化找出矢量图，利用三角形和加速度的物理意义进行推导。

（三）情感、态度与价值观

培养学生的分析能力、综合能力和推理能力，明确解决实际问题的思路和方法。

教学重点：

向心加速度的大小的求解

教学难点：

向心加速度的推导

教学方法：

教师启发、引导，归纳法、讨论、交流学习成果。

教学用具：

自制教具、多媒体演示仪

教学过程：

（一）引入新课

匀速圆周运动中有加速度吗？请你构思一下加速度的大小和方向应具有什么特点？

（二）新课教学

做匀速圆周运动的物体，其速度方向始终沿圆周的切线方向，方向时刻变化，因此必有加速度，根据牛顿第二定律知，物体将受力的作用，这个力始终指向圆心，叫做向心力，产生向心加速度，其大小不变，方向时刻变化，故匀速圆周运动是一种变加速运动。

1、物体在运动过程中，与时间t相对应的末、始两时刻的“速度差”v、称为速度的变化量、简称速度的变化。

注意：速度是一个矢量，这里的“速度差”应遵循平行四边行运算法则、不是代数运算。

2、向心加速度：

匀速圆周运动中的物体，加速度始终指向圆心，这个加速度称为向心加速度。 注意：向心加速度方向始终指向圆心，但每时每刻都在发生变化，所向心加速度是一个不断变化的量。因此匀速圆周运动是一个“变加速度”运动。

3、向心加速的大小： v2

r2 anr

4、向心加速度的作用效果

向心加速度方向总指向圆心，始终与速度方向垂直，故向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小，向心加速度的大小表示速度方向改变的快慢。

5、向心加速度与半径的关系：

当线速度相同时，a的大小与半径r成反比。

当角速度相同时，a的大小与半径r成正比。

在角速度、线速度不确定的时候，无法确定a与r是正比还是反比关系。

6、向心加速度公式的推导：

如图6-1所示，物体从A点经时间t沿圆周匀速率运动到B点，转过的角度为θ，物体在B点速度vB可以看成是它在A点的速度vA(vA=vB=v)和速度的变

化量v的合速度。

当t趋近于0时，也趋近于0，B点接近A点，v与 vA垂直，指向圆

心。所以向心加速度方向沿半径方向指向圆心。

因为vA 、vB和v组成的三角形与OAB是相似三角形，

所以

vVA= ABR

ABv即v= R

将上式两边同时除以t，得

vABv

= ttR

等式左边vv即为向心加速度a的大小，当t趋近于0时，等于匀速圆周运tt

动的线速度v，代入上式整理得 v2

a=. R

将v=R代入上式可得：

a=2R

7、一般圆运动中的向心加速度

物体做匀速圆周运动时，向心加速度就是物体运动的合加速度，物体做非匀速圆周运动时，合加速度必有一个沿切线方向的分量和指向圆心方向的分量，其指向v2

圆心方向的分量就是向心加速度。此时向心加速度仍满足：anR2 R

例1：关于向心加速度，下面说法正确的是（ ）

A.向心加速度是描述线速度变化的物理量

B. 向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小

C. 向心加速度大小恒定，方向时刻改变

D. 向心加速度的大小也可用avtv0来计算 t

解析：加速度是描述速度变化的物理量，向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量，因此A选项错，B选项对。只有匀速圆周运动的向心加速度大小恒定,C选项错。公式a

项错。

答案：B

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

A.2m/s2 B.4m/s2 C.0 D.4m/s2

解析：物体加速度的大小即是速度的变化率。有 a

D选项正确。 v,可求得a=4m/s2. tvtv0适用于匀变速运动，圆周运动是变速运动,D选t

答案：D

例3：物体做匀速圆周运动的速度大小为v，这该物体从A运动到B转过90角过程中，速度变化的大小为

方向为 （如图6-6-1所示）

解析：做A、B两点的速度矢量,并将B的速度

矢量移到A点,如图6-6-4所示,则v为速度变化.

得:v2v .

v与A点速度方向夹角1350斜向左上方。 0

答案：2v 速度变的方向与A点速度方向成1350角斜向左上方

（三）课堂小结

1、向心加速度大小的推导

2、向心加速度的方向

3、向心加速度的几个常用的公式

（四）布置作业

问题与练习1、2

第五节 向心加速度

教学目标：

（一）知识与技能

知道向心加速度的产生、大小及方向。

（二）过程与方法

根据线速度方向的变化找出矢量图，利用三角形和加速度的物理意义进行推导。

（三）情感、态度与价值观

培养学生的分析能力、综合能力和推理能力，明确解决实际问题的思路和方法。

教学重点：

向心加速度的大小的求解

教学难点：

向心加速度的推导

教学方法：

教师启发、引导，归纳法、讨论、交流学习成果。

教学用具：

自制教具、多媒体演示仪

教学过程：

（一）引入新课

匀速圆周运动中有加速度吗？请你构思一下加速度的大小和方向应具有什么特点？

（二）新课教学

做匀速圆周运动的物体，其速度方向始终沿圆周的切线方向，方向时刻变化，因此必有加速度，根据牛顿第二定律知，物体将受力的作用，这个力始终指向圆心，叫做向心力，产生向心加速度，其大小不变，方向时刻变化，故匀速圆周运动是一种变加速运动。

1、物体在运动过程中，与时间t相对应的末、始两时刻的“速度差”v、称为速度的变化量、简称速度的变化。

注意：速度是一个矢量，这里的“速度差”应遵循平行四边行运算法则、不是代数运算。

2、向心加速度：

匀速圆周运动中的物体，加速度始终指向圆心，这个加速度称为向心加速度。 注意：向心加速度方向始终指向圆心，但每时每刻都在发生变化，所向心加速度是一个不断变化的量。因此匀速圆周运动是一个“变加速度”运动。

3、向心加速的大小： v2

r2 anr

4、向心加速度的作用效果

向心加速度方向总指向圆心，始终与速度方向垂直，故向心加速度只改变速度的方向，不改变速度的大小，向心加速度的大小表示速度方向改变的快慢。

5、向心加速度与半径的关系：

当线速度相同时，a的大小与半径r成反比。

当角速度相同时，a的大小与半径r成正比。

在角速度、线速度不确定的时候，无法确定a与r是正比还是反比关系。

6、向心加速度公式的推导：

如图6-1所示，物体从A点经时间t沿圆周匀速率运动到B点，转过的角度为θ，物体在B点速度vB可以看成是它在A点的速度vA(vA=vB=v)和速度的变

化量v的合速度。

当t趋近于0时，也趋近于0，B点接近A点，v与 vA垂直，指向圆

心。所以向心加速度方向沿半径方向指向圆心。

因为vA 、vB和v组成的三角形与OAB是相似三角形，

所以

vVA= ABR

ABv即v= R

将上式两边同时除以t，得

vABv

= ttR

等式左边vv即为向心加速度a的大小，当t趋近于0时，等于匀速圆周运tt

动的线速度v，代入上式整理得 v2

a=. R

将v=R代入上式可得：

a=2R

7、一般圆运动中的向心加速度

物体做匀速圆周运动时，向心加速度就是物体运动的合加速度，物体做非匀速圆周运动时，合加速度必有一个沿切线方向的分量和指向圆心方向的分量，其指向v2

圆心方向的分量就是向心加速度。此时向心加速度仍满足：anR2 R

例1：关于向心加速度，下面说法正确的是（ ）

A.向心加速度是描述线速度变化的物理量

B. 向心加速度只改变线速度的方向，不改变线速度的大小

C. 向心加速度大小恒定，方向时刻改变

D. 向心加速度的大小也可用avtv0来计算 t

解析：加速度是描述速度变化的物理量，向心加速度是描述线速度方向变化快慢的物理量，因此A选项错，B选项对。只有匀速圆周运动的向心加速度大小恒定,C选项错。公式a

项错。

答案：B

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

A.2m/s2 B.4m/s2 C.0 D.4m/s2

解析：物体加速度的大小即是速度的变化率。有 a

D选项正确。 v,可求得a=4m/s2. tvtv0适用于匀变速运动，圆周运动是变速运动,D选t

答案：D

例3：物体做匀速圆周运动的速度大小为v，这该物体从A运动到B转过90角过程中，速度变化的大小为

方向为 （如图6-6-1所示）

解析：做A、B两点的速度矢量,并将B的速度

矢量移到A点,如图6-6-4所示,则v为速度变化.

得:v2v .

v与A点速度方向夹角1350斜向左上方。 0

答案：2v 速度变的方向与A点速度方向成1350角斜向左上方

（三）课堂小结

1、向心加速度大小的推导

2、向心加速度的方向

3、向心加速度的几个常用的公式

（四）布置作业

问题与练习1、2