6.4 生活中的圆周运动 课件-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理课件围绕“生活中的圆周运动”展开，系统梳理了汽车转弯、火车过弯、拱桥与凹桥受力分析及离心运动等核心内容，通过从摩擦力提供向心力到重力支持力合力提供向心力的递进式讲解，构建起由浅入深的知识支架，帮助学生建立完整的圆周运动模型。 其亮点在于深度融合物理观念与科学思维，以真实情境问题驱动学习，如用汽车侧滑条件推导临界速度，体现模型建构与科学推理能力培养。在例题解析中强调证据意识和逻辑链条，例如计算轨道垫高高度时融合几何关系与牛顿定律，强化科学论证素养。同时借助对比表格清晰呈现拱桥与凹桥压力差异，提升学生归纳总结能力。此设计既助力学生理解物理本质，又为教师提供可直接使用的教学范式，有效落实核心素养导向的教学目标。

6.4 生活中的圆周运动 知识疏理 1.汽车转弯 影响汽车能否安全拐弯的因素又有哪些呢？ O mg FN f 汽车拐弯时受力分析 向心力由沿转弯半径向里的静摩擦力提供 由谁来提供向心力? 汽车受到的力有： 摩擦力 牵引力 支持力 重力 知识疏理 当车速过高，使需要的向心力大于最大静摩擦力时，车将侧滑。 O mg FN f 要让汽车安全拐弯需要满足怎样的关系？ 其动力学方程为： 1.汽车转弯 知识疏理 其动力学方程为： O mg FN f 要让汽车安全拐弯需要满足怎样的关系？ 那在怎样的情况下汽车能恰好安全拐弯呢？ 最大静摩擦力等于拐弯所需要的向心力时有： v0就是临界速度 1.汽车转弯 知识疏理 刚才我们根据摩擦力提供向心力分析了汽车拐弯的安全问题，有没有办法让其它力来提供向心力呢？ 让路面倾斜可以增加拐弯的安全性。 受力如图，重力和支持力的合力来提供向心力。 G N 1.汽车转弯 外高 内低 θ 知识疏理 安全弯道设计：路面倾斜 汽车质量为m,路面倾角为θ ，转弯半径为r,若要使汽车在转弯时地面对其侧向静摩擦力为零，且汽车近似做匀速圆周运动，求汽车转弯时向心力的大小以及转弯时的速度? （弯道设计速度） N O F向 G θ 1.汽车转弯 知识疏理 火车车轮与铁轨的构造特点？ 轮缘半径大于车轮半径，轨道将两车轮的轮缘卡在里面。 2.火车转弯 知识疏理 如果铁路弯道是水平的，那么火车拐弯时将会出现什么情况？ 向心力 N G 危害：由于火车质量大，速度也大，车轮轮缘对外侧轨压力大，所以对轨道容易造成损坏。怎样解决这一问题呢？ 挤压力 车轮轮缘 FN 火车转弯 知识疏理 θ 外轨略高于内轨 向心力由重力和支持力的合力来提供 那么减小或不受轮缘对外轨的挤压 从而可以大大延长使用寿命 F q 2.火车转弯 知识疏理 思考：铁路建造完工后，倾斜角和转弯半径R就已确定，因此要使铁轨不受轮缘侧向的挤压，火车以多大速度转弯最理想呢？ F向 θ q 矢量△中 由向心力公式 v=v0时车轮与轨道之间无侧向挤压 v<v0时车轮挤压内轨 v>v0时车轮挤压外轨 弯道的设计速度 2.火车转弯 典例精析 例题:火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为8×105kg ，速度为30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（θ较小时tanθ=sinθ） 解：由力的关系得： 由向心力公式得： 由几何关系得： h θ mg F N 11 知识疏理 汽车过平面桥时 N=mg 对桥的压力等于车重 受力如图： G N 知识疏理 汽车以速度v通过半径为r的拱桥桥顶时，对拱桥的压力多大？ N G 汽车做什么运动？ 根据向心力公式 根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力越小。 什么力作向心力？ 圆周运动 N与G的合力 3.汽车过拱桥 知识疏理 汽车过拱桥最高点时 （1）当 时,N=0,这个速度称为临界速度; （2）当 时，N<G，失重， v越大，N越小; （3）当 时，物体做平抛运动， 汽车将脱离桥面，发生危险; 3.汽车过拱桥 知识疏理 汽车以速度v通过半径为r的凹桥最低点时，对桥面的压力多大？ 根据向心力公式 汽车对桥的压力大于自身重力，处于超重状态，并且汽车的速度过大时将爆胎。 N G 3.汽车过凹桥 知识疏理 比较三种桥面受力的情况 FN=G 对比讨论 知识疏理 汽车是否能这样通过半径为r的桥？若可能，应满足怎样的条件？ G FN 讨论 根据向心力公式： 只要FN≥0，汽车就能通过桥面 只要汽车在最高点的速度 ，就能这样通过桥 典例精析 例题:质量是1×103kg的汽车驶过一座拱桥，已知桥顶点桥面的圆弧半径是90m，g=10m/s2。 求： （1）汽车以15m/s的速度驶过桥顶时，汽车对桥面压力多大？ （2）汽车以多大的速度驶过桥顶时，汽车对桥面的压力为零？ （1） （2） N=0时 由牛三可知，汽车对桥面的压力为7.5 ×103N 课堂小结 （失重） （超重） 汽车过桥 过拱桥 过凹桥 汽车过桥 过拱桥 过凹桥 新课讲授 4.太空中的失重 新课讲授 思考与讨论 有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？ 这种说法是错误的，正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动。 如果地球对航天器的引力突然消失，那么航天器将做什么运动？ 5.离心运动 新课讲授 观察与思考 新课讲授 物体作圆周运动的条件 F = 若“提供”≠“需要”？ “提供”=“需要” 新课讲授 离心运动 (2)物体作离心运动的条件： F提供 < F需要 F提供= F需要 F提供 = 0 F提供 ＜F需要 F提供＞F需要 圆周 近心 切线 离心 新课讲授 离心运动的应用 新课讲授 离心运动的危害 新课讲授 离心运动的危害 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.5.7 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $