运动的加速度就是向心加速度,方向时刻指向圆心,它只改变线速度的方向;变速圆周运动的加速度不是指向圆心的,向心加速度只是它的一个分量,而另一个分量沿圆周的切线方向,前者改变线速度的方向,后者改变线速度的大小。
【例3】 (多选)P、Q两物体做匀速圆周运动的向心加速度an的大小随半径r变化的图象,其中P为双曲线的一个分支,由图可知( )
A.P物体运动的线速度大小不变
B.P物体运动的角速度不变
C.Q物体运动的角速度不变
D.Q物体运动的线速度大小不变
解析:由an=知,做匀速圆周运动的物体线速度大小不变时,向心加速度与半径成反比,故A正确,B错误;由an=ω2r知,角速度不变时,向心加速度与半径成正比,故C正确,D错误。答案:AC
题后反思 表达式an==ω2r中,an与两个量(ω和r或v和r)都有关,讨论时要注意控制变量法的应用。若角速度ω相同,则an与r成正比;若线速度v大小相同,则an与r成反比。
【例4】 如图所示,一个大轮通过皮带拉着小轮转动,皮带和两轮之间无滑动,大轮的半径是小轮的2倍,大轮上的一点S与转轴的距离是半径的。当大轮边缘上P点的向心加速度是12 m/s2时,大轮上的S点和小轮边缘上的Q点的向心加速度各为多大?
解析:同一轮子上的S点和P点角速度相同:ωS=ωP
由向心加速度公式a=rω2可得:=
所以aS=aP·=12× m/s2=4 m/s2
又因为皮带不打滑,所以皮带传动的两轮边缘各点线速度大小相等:vP=vQ
由向心加速度公式a=可得:=
所以aQ=aP·=12× m/s2=24 m/s2 答案:aS=4 m/s2 aQ=24 m/s2
题后反思 先根据皮带传动或同轴转动分析出研究点的线速度关系或角速度关系,然后再利用向心加速度公式分析。