5第6章 第4节 课后达标检测-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第二册教用课件(人教版)

该高中物理课件聚焦匀速圆周运动，涵盖向心力、向心加速度及应用，包括车辆转弯、过桥、离心运动、航天器失重等知识点。通过生活实例（汽车转弯、过桥）到科技情境（航天器）的过渡，构建由基础到综合的学习支架。 其亮点是以物理观念（运动和相互作用）为核心，结合科学思维（模型建构、科学推理）分析实例，如车辆转弯比较半径与向心力，航天器失重辨析仪器使用。联系生活与科技，培养解决实际问题能力，助力学生深化理解，也便于教师高效教学。

第4节　课后达标检测 1 √ 题组1　车辆转弯问题 1．一汽车在水平地面上以恒定速率行驶，汽车通过如图所示的a、b、c三处时的向心力(　　) A．Fa<Fb<Fc　　　 　 B．Fa>Fb>Fc C．Fa>Fc>Fb D．Fa＝Fb＝Fc 4 5 6 7 8 1 9 10 12 11 2 3 课后达标检测 √ 2．摩托车沿水平的圆弧弯道以不变的速率转弯，则它　(　　) A．受到重力、弹力、摩擦力和向心力的作用 B．所受的地面作用力恰好与重力平衡 C．所受的合力可能不变 D．所受的合力始终变化 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 解析：摩托车沿圆弧弯道以不变的速率行驶时，受到重力、弹力和摩擦力的作用，向心力是合力的效果，不是实际受力，故A错误；地面的作用力是摩擦力和支持力的合力，方向不沿竖直方向，故与重力不平衡，故B错误；摩托车做匀速圆周运动，合力方向始终指向圆心，所以所受合力始终变化，故C错误，D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 √ 题组2　汽车过桥问题与航天器中的失重现象 3．(多选)图为一汽车(质量一定)通过凹形桥(曲率半径一定)最低点时的示意图，下列判断正确的是(　　) A．汽车的角速度越大，对桥底的压力越大 B．汽车的速度越大，对桥底的压力越小 C．汽车的向心加速度越大，对桥底的压力越大 D．汽车的向心加速度越大，对桥底的压力越小 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 √ 4．(多选)关于绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船，下列说法正确的是(　　) A．在飞船内可以用天平测量物体的质量 B．在飞船内可以用水银气压计测舱内的气压 C．在飞船内可以用弹簧测力计测拉力 D．在飞船内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为零，但重物仍受地球的引力 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 解析：飞船内物体处于完全失重状态，此时放在天平上的物体对天平的压力为零，因此不能用天平测物体的质量，故A错误；同理水银也不会产生压力，故水银气压计也不能使用，故B错误；弹簧测力计测拉力遵从胡克定律，拉力的大小与弹簧伸长量成正比，故C正确；物体处于完全失重状态时并不是不受重力，而是重力提供了物体做圆周运动的向心力，故D正确。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 √ 5．对汽车通过拱形桥的测试是检验汽车性能的一个方面，拱形桥位于同一圆周上，如图所示。某次测试中汽车匀速率通过拱形桥，对该过程的说法正确的是(　　) A．汽车运动的加速度保持不变 B．汽车运动的向心力大小保持不变 C.桥面对汽车的支持力先减小后增大 D．汽车过桥的过程中处于超重状态 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 √ 6．某游乐场里的过山车示意图如图所示，若过山车经过A、B两点的速率相同，则过山车(　　) A．在A点时处于失重状态 B．在B点时处于超重状态 C．A点的向心加速度小于B点的向心加速度 D．在B点时乘客对座椅的压力可能为零 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 √ 题组3　离心运动 7．一摩托车比赛转弯时的情形如图所示。转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动。对于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是(　　) A．摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用 B．摩托车所受外力的合力小于所需的向心力 C．摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去 D．摩托车将沿其半径方向沿直线滑去 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 解析：摩托车只受重力、地面支持力和地面摩擦力的作用，没有离心力，A错误；摩托车正常转弯时可看作是做匀速圆周运动，所受的合力等于向心力，如果向外滑动，则说明提供的向心力即合力小于需要的向心力，B正确；摩托车将沿曲线做离心运动，C、D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 √ 8．(多选)离心沉淀器可以加速物质的沉淀，它的示意图如图所示，试管中先装水，再加入粉笔末后搅拌均匀，当试管绕竖直轴高速旋转时，两个试管几乎成水平状态，然后可观察到粉笔末沉淀在试管的底端，则(　　) A．旋转越快，试管的高度越低 B．粉笔末向试管底部运动是一种离心现象 C．旋转越快，粉笔末的沉淀现象越明显 D．旋转越快，粉笔末的沉淀现象越不明显 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 解析：对试管整体分析，整体受到的合力提供向心力，设试管中心线与竖直方向夹角为α，则提供的向心力为mg tan α，当转速增大时，需要的向心力增大，故角度α增大，管越高，A错误；离心沉淀器是一种离心设备，不同的物质混合，当离心沉淀器工作时，会发生离心现象，B正确；转速越快，离心运动越剧烈，粉笔末沉淀现象越明显，C正确，D错误。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 9．(2025·天津南开区期中)钢架雪车是一项精彩刺激的冬奥会比赛项目，运动员从起跑区推动雪车起跑后俯卧在雪车上，经出发区、滑行区和减速区等一系列直道、弯道后到达终点，用时少者获胜。图(a)是比赛中一名运动员通过滑行区某弯道时的照片。假设可视为质点的运动员和车的总质量为m，其在弯道P处做水平面内圆周运动可简化为如图(b)所示的模型，车在P处的速率为v，弯道表面与水平面成θ角，此时车相对弯道无侧向滑动，不计摩擦阻力和空气阻力，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　) 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 √ √ 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 11．(12分)现有一辆质量m＝9 000 kg的轿车，行驶在沥青铺设的公路上，g取10 m/s2。 (1)如果汽车在公路的水平弯道上以30 m/s的速度转弯，轮胎与地面间的径向最大静摩擦力为车重的0.6，若要汽车不向外发生侧滑，弯道的最小半径是多少？(4分) 答案：150 m　 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 (2)如果汽车驶过半径R′＝90 m的一段凸形桥面 ①若汽车以20 m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？(4分) ②若汽车在过最高点时不能脱离桥面，则汽车的速度不能超过多少？(4分) 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 答案：①5×104 N　②30 m/s 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 12．(12分)高速列车转弯时可认为是在水平面做圆周运动。为了让列车顺利转弯，同时避免车轮和铁轨受损，在修建铁路时会让外轨高于内轨，选择合适的内外轨高度差，以使列车以规定速度转弯时所需要的向心力完全由重力和支持力的合力来提供，如图所示。已知某段弯道内外轨道的倾角为θ，弯道的半径为R，重力加速度为g。 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 (1)若质量为m的一高速列车以规定速度通过上述弯道时，求该列车对轨道的压力大小。(6分) 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 (2)若列车在弯道上行驶的速度大于规定速度，将会出现什么现象或造成什么后果？(请写出三条)(6分) 解析：①铁轨对车轮的摩擦力增大； ②将会出现外侧车轮的轮缘对外轨有侧向挤压力(或外轨对外侧车轮的轮缘有侧向挤压力)； ③可能造成车轮和铁轨受损(变形)，甚至出现列车脱轨，造成财产损失和人员伤亡的严重后果。 答案：见解析 4 5 6 7 8 9 10 12 11 2 3 1 课后达标检测 解析：汽车在水平地面上以恒定速率行驶，通过题图所示的a、b、c三处时半径逐渐减小，故由向心力F＝m eq \f(v2,r)，解得Fa<Fb<Fc。 解析：根据FN－mg＝ma＝mω2r＝m eq \f(v2,r)，结合牛顿第三定律可知，汽车的角速度越大，对桥底的压力越大；汽车的速度越大，对桥底的压力越大；汽车的向心加速度越大，对桥底的压力越大。 解析：根据题意可知，汽车做匀速圆周运动，其加速度方向始终指向圆心，根据a＝ eq \f(v2,R)可知，加速度大小不变，方向时刻在改变，即汽车运动的加速度发生了改变，故A错误；汽车做匀速圆周运动，其所需要的向心力F＝m eq \f(v2,R)，可知汽车运动的向心力大小保持不变，故B正确；令汽车所在位置的半径与竖直方向夹角为θ，汽车做匀速圆周运动，由沿半径方向的合力提供向心力，则有mg cos θ－FN＝m eq \f(v2,R)，解得FN＝mg cos θ－m eq \f(v2,R)，在汽车过拱形桥过程，θ先减小后增大，可知桥面对汽车的支持力先增大后减小，故C错误；汽车过桥的过程中，汽车的向心加速度总指向圆心，即汽车存在竖直向下的分加速度，可知汽车过桥的过程中处于失重状态，故D错误。 解析：对过山车由圆周运动的规律可知，在A点有FN－mg＝meq \o\al(2,A) eq \f(v,RA) ，解得FN＝mg＋meq \o\al(2,A) eq \f(v,RA) ＞mg，可知在A点时过山车处于超重状态，故A错误；在B点，由牛顿第二定律得mg－FN′＝meq \o\al(2,B) eq \f(v,RB) ，解得FN′＝mg－meq \o\al(2,B) eq \f(v,RB) ＜mg，可知在B点过山车处于失重状态，故B错误；过山车从A到B，速度大小不变，根据an＝ eq \f(v2,R)及RA＜RB，可知在B点的向心加速度较小，故C错误；根据FN′＝mg－meq \o\al(2,B) eq \f(v,RB) ＜mg可知，当vB＝ eq \r(gRB)时，FN′＝0，根据牛顿第三定律可知，此时在B点时乘客对座椅的压力可能为零，故D正确。 A．在P处车对弯道的压力大小为mg cos θ B．在P处运动员和车的向心加速度大小为g tan θ C．在P处运动员和车做圆周运动的半径为 eq \f(v2,g sin θ) D．若雪车在更靠近轨道内侧的位置无侧滑通过该处弯道，则速率比原来大 解析：对人和车受力分析，如图所示，根据几何关系FN＝ eq \f(mg,cos θ)，根据牛顿第三定律，可知车对弯道的压力大小F压＝ eq \f(mg,cos θ)，故A错误；根据牛顿第二定律可得mg tan θ＝m eq \f(v2,R)＝ma，解得R＝ eq \f(v2,g tan θ)，a＝g tan θ，故B正确，C错误；若雪车滑行的位置更加靠近轨道内侧，则圆周运动的半径减小，根据mg tan θ＝m eq \f(v2,R)可知，其速率比原来小，故D错误。 10．(多选)一个质量为m的物体(体积可忽略)，在半径为R的光滑半球顶点处以水平速度v0运动，如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．若v0＝ eq \r(gR)，则物体对半球顶点无压力 B．若v0＝ eq \f(1,2) eq \r(gR)，则物体对半球顶点的压力为 eq \f(1,2)mg C．若v0＝0，则物体对半球顶点的压力为mg D．若v0＝0，则物体对半球顶点的压力为零 解析：设物体受到的支持力为FN，若v0＝ eq \r(gR)，则mg－FN＝meq \o\al(2,0) eq \f(v,R) ，得FN＝0，由牛顿第三定律知物体对半球顶点无压力，A正确；若v0＝ eq \f(1,2) eq \r(gR)，则mg－FN＝meq \o\al(2,0) eq \f(v,R) ，得FN＝ eq \f(3,4)mg，由牛顿第三定律知物体对半球顶点的压力为 eq \f(3,4)mg，B错误；若v0＝0，根据牛顿第二定律有mg－FN＝meq \o\al(2,0) eq \f(v,R) ＝0，得FN＝mg，由牛顿第三定律知物体对半球顶点的压力为mg，C正确，D错误。 解析：对汽车进行受力分析，由静摩擦力提供向心力，则有0.6mg＝meq \o\al(2,0) eq \f(v,Rmin) 解得Rmin＝150 m。 解析：①对汽车进行受力分析，由沿半径方向的合力提供向心力，则有 mg－FN1＝meq \o\al(2,1) eq \f(v,R′) 根据牛顿第三定律有 FN2＝FN1 解得FN2＝5×104 N。 ②若汽车在过最高点时不能脱离桥面，当速度最大时，恰好由重力提供向心力，则有mg＝meq \o\al(2,max) eq \f(v,R′) 解得vmax＝30 m/s。 解析：如图所示，有FNcos θ＝mg 得FN＝ eq \f(mg,cos θ) 由牛顿第三定律知，列车对轨道的压力大小FN′＝ eq \f(mg,cos θ)。 答案： eq \f(mg,cos θ)　 $