1、感知加速度的方向

请同学们看两例:(展示多媒体动态投影图6.6-1和图6.6-2)并提出问题。

(1)图6.6-1中的地球受到什么力的作用?这个力可能沿什么方向?(感觉上应该受到指向太阳的引力作用)

(2)图6.6-2中的小球受到几个力的作用?这几个力的合力沿什么方向?(小球受到重力、支持力和绳子的拉力三个力的作用,其合力即为绳子的拉力,其方向指向圆心。)

可能有些同学有疑惑,即我们这节课要研究的是匀逮圆周运动的加速度,可是上两个例题却在研究物体所受的力,这不是“南辕北辙”了吗?(根据牛顿第二定律可知,知道了物体所受的合外力,就可以知道物体的加速度,可能是通过力来研究加速度吧。)

我们之前没有研究过曲线运动的加速度问题,特别是加速度的方向较难理解,而牛顿第二定律告诉我们,物体的加速度方向总是和它的受力方向一致,这个关系不仅对直线运动正确,对曲线运动也同样正确。所以先通过研究力来感知加速度,特别是加速度的方向。但我们具体研究时仍要根据加速度的定义来进行,为了进一步增加感性认识,请同学们再举出几个类似的做圆周运动的实例,并就刚才讨论的类似问题进行说明。

做匀速圆周运动的物体所受的力或合外力指向圆心,所以物体的加速度也指向圆心,是不是由此可以得出结论:“任何物体做匀速圆周运动的加速度都指向圆心”?暂时不能,因为上面只研究了有限的实例,还难以得出一般性的结论。然而,这样的研究十分有益,因为它强烈地向我们提示了问题的答案,给我们指出了方向。

下面我们将对圆周运动的加速度方向作一般性的讨论。

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