活动1:地球和小球的运动状态发生变化吗?若变化,变化的原因是什么?
提示:地球和小球的速度方向不断发生变化,所以运动状态发生变化。运动状态发生变化的原因是受到力的作用。
活动2:地球受到什么力的作用?这个力可能沿什么方向?地球的加速度沿什么方向?
提示:地球受太阳引力的作用做匀速圆周运动,这个力只是在改变速度的方向,不改变速度大小,力应与速度垂直,故引力指向圆心,加速度也必然指向圆心。
活动3:水平面上匀速圆周运动的小球受到几个力的作用?这几个力的合力沿什么方向?小球的加速度沿什么方向?
提示:小球受重力、支持力和线的拉力,但重力、支持力合力为零。所以小球受到的合力就是线的拉力,方向指向圆心,故加速度也指向圆心。
活动4:讨论、交流、展示,得出结论。
(1)向心加速度的方向:总指向圆心,方向时刻改变。
(2)向心加速度的作用:向心加速度的方向总是与速度方向垂直,故向心加速度的作用只是改变速度的方向,对速度的大小无影响。
(3)圆周运动的性质:不论向心加速度a的大小是否变化,其方向时刻改变,所以圆周运动的加速度时刻发生变化,圆周运动是变加速曲线运动。
例1 (多选)关于向心加速度,以下说法中正确的是( )
A.向心加速度的方向始终与线速度方向垂直
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.物体做圆周运动时的加速度方向始终指向圆心
D.物体做匀速圆周运动时的加速度方向始终指向圆心