高一物理必修2第05章《曲线运动》学案1
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1.速度变化量
(1)定义:运动的物体在一段时间内的________与_________之差。
(2)表达式:Δv=________。
2.向心加速度
(1)定义:任何做匀速圆周运动的物体的加速度方向都指向_________,这个加速度叫做向心加速度。
(2)方向:向心加速度的方向总是沿着半径指向圆心,跟该点的线速度方向_________。向心加速度的方向时刻在改变。
(3)大小:an=________。根据v=ωr可得an=__________。
(4)物理意义:向心加速度是描述线速度的________改变快慢的物理量。向心加速度是由于线速度的方向改变而产生的,因此线速度的方向变化的快慢决定了向心加速度的大小。
3.非匀速圆周运动的加速度
做非匀速圆周运动的物体的加速度并不指向圆心,而是与半径有一个夹角,我们可以把加速度a分解为沿方向的an和沿_________方向的at,如图所示,则an描述速度__________改变的快慢,at描述速度__________改变的快慢,其中an就是向心加速度。
末速度初速度v末–v初
圆心垂直ω2r 方向
半径切线方向大小
一、向心加速度与半径的关系
在表达式an= =ω2r中,an与两个量(ω或v、r)有关,在讨论时要注意用控制变量法分析:若角速度ω相同,a∝r;若线速度v大小相同,a∝,an与r的关系可用图甲、乙表示。
【例题1】关于质点做匀速圆周运动,下列说法正确的是
A.由a= 知a与r成反比
B.由a=ω2r知a与r成正比
C.由ω= 知ω与r成反比
D.由ω=2πn知ω与转速n成正比
参考答案:D
试题解析:由关系式y=kx知,y与x成正比的前提条件是k是定值。只有当v一定时,才有a与r成反比;只有当ω一定时,才有a与r成正比。
二、向心加速度与合加速度的关系
1.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。
2.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= =ω2r。
注意:应注意向心加速度公式an= =rω2,在v一定的情况下,方可认为物体的向心加速度an与r成反比,而在ω一定的情况下,可认为向心加速度an与r成正比,因向心加速度的每个公式都涉及三个物理量的变化关系,所以必须在某一物理量不变时,才可以判断另外两个物理量之间的关系。