3.向心加速度
1.理解向心加速度的概念以及向心加速度的方向。
2.掌握向心加速度公式,知道向心加速度和线速度、角速度的关系式,并能运用它们求解有关问题。
1.匀速圆周运动的加速度方向
(1)向心加速度的定义:物体做匀速圆周运动时的加速度总指向圆心,我们把它叫作向心加速度。
(2)向心加速度的方向:向心加速度的方向总是沿着半径指向圆心,与该点的线速度方向垂直。向心加速度的方向时刻在改变。
(3)向心加速度的作用效果:向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小。
2.匀速圆周运动的加速度大小
(1)向心加速度的大小:an=ω2r。根据v=ωr可得an=。
(2)向心加速度的物理意义:向心加速度是描述线速度方向改变快慢的物理量,线速度方向变化的快慢体现了向心加速度的大小。
判一判
(1)做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心。( )
(2)做匀速圆周运动的物体的加速度总指向圆心。( )
(3)匀速圆周运动是加速度不变的运动。( )
(4)可以用公式a=求变速圆周运动中的加速度。( )
提示:(1)√ 做匀速圆周运动的物体所受合力总是指向圆心的。
(2)√ 做匀速圆周运动的物体所受合力总是指向圆心,根据牛顿第二定律,加速度也总指向圆心。
(3)× 做匀速圆周运动的物体的加速度总是指向圆心,所以其方向不断变化。
(4)× 变速圆周运动中,向心加速度an=,而加速度为向心加速度an与切向加速度at的矢量和。
想一想
荡秋千是小朋友很喜欢的游戏,当秋千向下荡时,请思考:
(1)此时小朋友做的是匀速圆周运动还是变速圆周运动?
(2)加速度指向悬挂点吗?运动过程中,公式an==ω2r还适用吗?
提示:(1)秋千荡下时,速度越来越大,做的是变速圆周运动。
(2)小朋友荡到最低点时,绳子拉力与重力的合力指向悬挂点,在其他位置,由于秋千做变速圆周运动,合外力既有指向圆心的分力,又有沿切向的分力,所以合力不指向悬挂点,加速度不指向悬挂点。公式an==ω2r仍然适用。