高中物理向心加速度怎麼推導

2021-06-12 18:51:14 字數 1414 閱讀 2978

1樓:匿名使用者

如圖甲,一質點繞o點做勻速圓周運動,a點到b點的切線,即線速度va和vb,其大小相等。則向心加速度a就是由vb到va線速度的單位變化向量。方法:

如圖乙,平移向量va,使其起點與b點重合,則向量△v=向量vb-向量va(即轉過某一弧度時線速度的改變數),設向量va與vb的夾角θ就是質點做勻速圓周運動所轉過的角(用弧度製表示)。

又如圖丁(圓o的一部分,即扇形,oq=op=r,同時有弦pq和弧pq),設θ為oq與op夾角的弧度數(其實是數學上這個角對應的弧長與圓半徑的比值,即弧pq :半徑r的值,如一弧度≈57.3°)那麼我們知道 x·y/x=y,則弧pq的長度可以表示為「半徑r·弧pq/半徑r」即弧長=半徑×對應弧度。

 當夾角θ很小很小時,可近似認為弧pq=弦pq,也就是說彎曲的弧長與筆直的線段長度幾乎一樣,這就為後面的求△v提供了依據。

回到圖乙,如圖當ob,oa之間的夾角(等於vb與va的夾角)很小很小時,那麼對應的△v就很小很小了,並且以b為頂點,母線長為va(或vb)的扇形中由a點到b點所掃過的弧△v就可近似等於弦△v,即根據圖丁作介紹的,若把圖丁中的半徑r看做線速度va(或vb),弧長=半徑×對應弧度(也就是先前的v=ω·r)用在圖乙中就是弧△v=△v=線速度(視為半徑r)×弧度θ(弧△v與可視為圓半徑r的線速度va或vb的比值)   而當△v這個量小到單位時(即一秒鐘內△v的量),那麼這個△v就是我們所說的向心加速度a,向心加速度a=△v/△t,而弧△v=弦△v,所以向心加速度a=弧△v/△t。

首先弧度θ是質點經過某一時間(△t)做圓周運動所轉過的角度的弧度數,則角速度ω=θ/△t,表示一秒鐘內轉過的弧度數,即弧度θ=ω·△t,① 並且△v=弧△v=向心加速度a×△t。②   再根據弧長=半徑×對應弧度,弧△v=△v=線速度v×弧度θ(如圖丙,當θ小到一定程度時,弧△v=△v,小到單位弧度時就存在這樣的關係)再根據①②兩式,得出向心加速度a×△t=線速度v(這個向量的大小始終不變)×角速度ω·△t,同時除去等式左右的△t,於是最終化簡為:   向心加速度a=線速度v×角速度ω,即a(n)=ω·v,還有a(n)=ω2·r,a(n)=v2/r等等 都是根據此式以及v=ω·r推理出來的。

2樓:匿名使用者

f=mv²/r

因為是做圓周運動

所以v=2πr/t (t為週期)

所以v²=(2πr/t)²

帶進f=mv²/r得

f=(m4π²r²/t²)/r

=m4π²r²/t²*r

= m4π²r/t²

=m(2π/t)²*r

因為2π/t=角速度w(毆密嘎)

所以f=mw²r

因為2π/t=2π*1/t

又因為1/t=f或1/t=n(f頻率,n轉速)所以 2π/t=2πf或2πn

所以f=m(2πf)²r或f=m(2πn)²r所以f=mv²/r=mrw²=mr(2πf)²=mr(2πn)²a=f/m

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