第六章 4.生活中的圆周运动-（配套课件）【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版）

该高中物理课件聚焦“生活中的圆周运动”，涵盖火车转弯、汽车过拱桥、航天器失重及离心运动等核心知识点。通过火车转弯受力分析、汽车过拱形桥体感等情境导入，引导学生从生活现象出发，逐步探究向心力来源、临界条件及应用，构建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于融合物理观念与科学思维，以情境问题链驱动科学探究。如通过火车转弯模型建构与临界速度推导培养科学推理能力，结合洗衣机脱水、航天器失重等实例强化运动与相互作用观念。助力学生用物理视角解释生活现象，教师可高效开展情境教学与问题驱动教学。

4.生活中的圆周运动 1.会分析火车转弯、汽车过拱形桥等实际运动问题中向心力的来源。 2.根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象，体会模型建构的方法。 3.了解航天器中的失重现象及其原因。 4.了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害。 学习目标 01 知识点一　火车转弯 02 知识点二　汽车过拱形桥和航天器中的失重现象 03 知识点三　离心运动 目 录 04 素养培优 05 随堂演练 06 课时作业 01 PART 知识点一　火车转弯 目 录 情境：如图所示，火车正在经过一段弯道，火车在弯道上的运动可看作是匀速圆周运动。 问题：（1）如果内外轨一样高，火车转弯时受到 哪些力的作用？需要的向心力主要由哪个力来提供？ 提示： 火车转弯时受重力、支持力、牵引力、摩擦力和外轨对火车 的弹力作用；外轨对火车的弹力提供火车转弯所需的向心力。 物理·必修第二册 目 录 （2）靠（1）中所述这种方式使火车转弯有哪些危害？ 提示： 对确定的弯道，火车转弯时速度越大，需要的向心力就越 大，轮缘与外轨间的相互作用力越大，容易造成对外轨的损坏，甚至造成 火车脱轨。 物理·必修第二册 目 录 1. 运动特点：火车转弯时实际是在做 运动，因而具有向心加 速度。 2. 向心力来源 圆周　 （1）弯道的内外轨一样高：由 对轮缘的弹力提供向心力，如图甲所示，这样铁轨和车轮极易受损，还可能使火车侧翻。 外轨　 （2）弯道的外轨略高于内轨：在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定 的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全 由 和 的合力提供，如图乙所示。 重力G　 支持力FN　 物理·必修第二册 目 录 3. 铁路弯道的特点 （1）转弯处 略高于 ⁠。 （2）铁轨对火车的支持力不是竖直的，而是斜向弯道 ⁠。 （3）铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向弯道的 ⁠， 它提供了火车以规定速度行驶时的 ⁠。 外轨　 内轨　 内侧　 圆心　 向心力　 物理·必修第二册 目 录 【易错辨析】 （1）火车转弯可以简化为水平面上的圆周运动。 （　√　） （2）火车转弯处的轨道内轨要高于外轨。 （　×　） （3）火车转弯时所需的向心力是车轨与车轮间的挤压力提供的。 （　×　） √ × × 物理·必修第二册 目 录 1. 火车转弯问题 （1）火车过弯道的临界速度推导： 若火车按规定的速度v0行驶，转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供即mgtan θ＝m 则v0＝，其中R为弯道半径，θ为轨道平面与水平面间的夹角。 物理·必修第二册 目 录 （2）轨道压力与火车速度的关系： ①当火车行驶速度v等于转弯规定速度v0时，所需向心力仅由重力和支持力 的合力提供，此时火车对内、外轨道无挤压作用。 ②当火车行驶速度v＞v0时，外轨道对轮缘有侧向压力。 ③当火车行驶速度v＜v0时，内轨道对轮缘有侧向压力。 物理·必修第二册 目 录 2. 汽车转弯问题 （1）水平弯道：由静摩擦力提供向心力 汽车速度最大时，μmg＝m 可得vm＝。 （2）增大汽车安全转弯速度的有效方法 ①增大转弯半径。 ②把转弯处设计成外高内低路面（类似火车转弯）。 物理·必修第二册 目 录 【例1】　（火车转弯问题的理解）（2025·四川省绵阳市高一阶段练习） 铁路在弯道处的内外轨高低是不同的。如图所示，已知轨道平面的倾角为 θ，弯道处的轨道圆弧半径为R，火车以轨道的设计速度行驶时，车轮轮缘 与内外轨恰好没有挤压。质量为m的火车转弯时，下列说法正确的是 （　B　） B A. 火车受到重力、铁轨对火车的作用力、向心力 B. 轨道的设计速度为v＝ C. 轨道的设计速度为v＝ D. 火车实际速度大于设计速度时，内轨与轮缘之间有挤压 物理·必修第二册 目 录 解析：火车受到重力、铁轨对火车的支持力，两个力的合力充当火车做圆 周运动的向心力，选项A错误；根据mgtan θ＝m，可知，轨道的设计速度 为v＝，选项B正确，C错误；火车实际速度大于设计速度时，重 力与铁轨对火车的支持力的合力不足以提供火车做圆周运动的向心力，此 时火车有做离心运动的趋势，则外轨与轮缘之间有挤压，选项D错误。 物理·必修第二册 目 录 【例2】　（汽车过弯道问题）（2025·浙江义乌高二上期中）为了使汽车 快速安全通过弯道，高速公路转弯处的路面通常设计成外侧高、内侧低。 已知某高速公路转弯处是一圆弧，圆弧半径r＝850 m，路面倾角θ＝6° （tan 6°＝0.105），汽车与路面的动摩擦因数μ＝0.6，重力加速度取g＝ 10 m/s2，则在该弯道处（　C　） C A. 汽车受到重力、支持力和向心力 B. 汽车所需的向心力等于其所受地面的支持力 C. 当汽车速度等于120 km/h时，汽车会受到平 行于路面指向弯道内侧的摩擦力 D. 若汽车速度小于60 km/h，汽车会向内侧滑动 物理·必修第二册 目 录 解析：汽车受到重力、支持力和摩擦力，这些力的合力提供向心力，故A 错误；汽车所需的向心力等于其所受地面的支持力和摩擦力的合力的水平 分力，故B错误；结合上述，对汽车进行分析有mgtan θ＝m，解得v≈30 m/s＝108 km/h，当速度大于108 km/h时，汽车会受到沿路面指向内侧的摩 擦力，故C正确；根据题中给出的数据可知mgsin θ＜μmgcos θ，所以无论 汽车以什么速度过弯道都不会向内侧滑动，故D错误。 物理·必修第二册 目 录 02 PART 知识点二　 汽车过拱形桥和航天器中的失重现象 目 录 　情境：如图所示甲、乙分别为汽车过拱形桥和凹形路面的情境。 问题：（1）当你坐汽车经过如图甲所示的拱形桥面时，你有什么感觉？ 提示： 感觉受座椅的支持力减小。 物理·必修第二册 目 录 （2）当你坐汽车经过如图乙所示因下陷形成的凹形路面时，你有什么 感觉？ 提示： 感觉受座椅的支持力增大。 物理·必修第二册 目 录 1. 汽车过拱形桥 （1）汽车过拱形桥 汽车在拱形桥最高点时（如图甲所示），向心力F＝ ＝m，汽 车对桥的压力FN'＝FN＝ ，故汽车在拱形桥上运动时，对桥的 压力 汽车的重力。 G－FN　 G－m　 小于　 物理·必修第二册 目 录 （2）汽车过凹形路面 汽车在凹形路面最低点时（如图乙所示），向心力F＝FN－G＝m，汽车 对桥的压力FN'＝FN＝G＋m，故汽车在凹形路面上运动时，对桥的压 力 汽车的重力。 大于　 物理·必修第二册 目 录 2. 航天器中的失重现象 （1）向心力分析：航天员受到的地球引力与飞船座舱对他的支持力的合 力为他提供绕地球做匀速圆周运动所需的向心力，即mg－ ＝m， 所以FN＝ ⁠。 （2）完全失重状态：当v＝ 时座舱对航天员的支持力FN ＝ ，航天员处于 状态。 FN　 m　 　 0　 完全失重　 物理·必修第二册 目 录 【易错辨析】 （1）汽车在拱形桥上行驶，速度较小时，对桥面的压力大于车的重 力。 （　×　） （2）汽车过凹形路面底部时，对路面的压力大于车的重力。 （　√　） （3）运行于太空的航天器中的宇航员处于完全失重状态。 （　√　） （4）处于完全失重状态的物体不受重力作用。 （　×　） × √ √ × 物理·必修第二册 目 录 【例3】　（航天器中的失重问题）（2025·安徽省安庆市高一期中）在 “太空舱”中工作的航天员可以自由悬浮在空中，处于失重状态，下列分 析正确的是（　D　） A. 失重就是航天员不受力的作用 B. 失重的原因是航天器离地球太远，从而摆脱了地球引力的束缚 C. 失重是航天器独有的现象，在地球上不可能存在失重现象 D. 正是由于引力的存在，才使航天员有可能做环绕地球的圆周运动 D 物理·必修第二册 目 录 解析：失重时航天员仍然受到地球引力作用，航天器和航天员在太空中受 到的引力提供向心力，使航天器和航天员做环绕地球的圆周运动，故A、B 错误，D正确；失重是普遍现象，任何物体只要有方向向下的加速度，均 处于失重状态，故C错误。 物理·必修第二册 目 录 【例4】　（摩托车通过凹凸形“如意桥”问题）（2025·浙江省杭师大附 中高一期末）浙江某旅游景点有座新建的凹凸形“如意桥”，刚柔并济的 造型与自然风光完美融合。如图所示，该桥由两个凸弧和一个凹弧连接而 成，两个凸弧的半径R1＝40 m，最高点分别为A、C；凹弧的半径R2＝60 m，最低点为B。现有一剧组进行拍摄取景，一位质量m＝60 kg的特技演 员，驾驶质量M＝120 kg的越野摩托车穿越桥面，穿越过程中可将车和演 员视为质点，g取10 m/s2，试求： 物理·必修第二册 目 录 （1）当摩托车以v1＝10 m/s的速率到达凸弧最高点A时，桥面对摩托车的 支持力大小； 答案： 1 350 N　 解析： 当摩托车以v1＝10 m/s的速率到达凸弧最高点A时，根据牛顿 第二定律有 （M＋m）g－FNA＝（M＋m） 解得桥面对摩托车的支持力大小为FNA＝（M＋m）g－（M＋m）＝1 350 N。 物理·必修第二册 目 录 （2）当摩托车以v2＝15 m/s的速率到达凹弧面最低点B时，驾驶员对摩托 车的压力； 答案： 825 N，方向竖直向下 解析： 当摩托车以v2＝15 m/s的速率到达凹弧面最低点B时，以驾驶 员为对象，根据牛顿第二定律有FNB－mg＝m 解得驾驶员受到的支持力大小为FNB＝mg＋m＝825 N 根据牛顿第三定律可知，驾驶员对摩托车的压力大小为825 N，方向竖直 向下。 物理·必修第二册 目 录 （3）为使得越野摩托车始终不脱离桥面，过A点和C点的最大速度。 答案： 20 m/s 解析： 设越野摩托车过A点和C点时刚好不脱离桥面，则有（M＋m） g＝（M＋m） 解得过A点和C点的最大速度为vm＝＝20 m/s。 物理·必修第二册 目 录 03 PART 知识点三　离心运动 目 录 　情境：如图甲所示，链球比赛中，高速旋转的链球被放手后会飞出；如 图乙所示，下雨天旋转雨伞时，会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出。 问题：（1）放手后链球沿什么方向飞出？ 提示： 切线方向。 物理·必修第二册 目 录 （2）你能说出水滴沿着伞的边缘切线飞出的原因吗？ 提示： 旋转雨伞时，水滴也随着运动起来，但伞面上的水滴受到的 合力不足以提供其做圆周运动的向心力时，水滴由于惯性要保持其原来的 速度方向而沿切线方向飞出。 物理·必修第二册 目 录 1. 离心运动：做圆周运动的物体，由于惯性，沿 ⁠方向飞出或做逐 渐 的运动。 2. 原因分析：做圆周运动的物体，一旦提供向心力的外力突然消失，或者 合力 提供所需的向心力时，物体做 圆心的运动，即离 心运动。 3. 应用：洗衣机 时利用离心运动，制作无缝钢管、水泥管道，离 心机分离血液等。 4. 防止：在公路弯道，车辆 超过规定的速度；高速转动的砂 轮、飞轮等，都不得超过允许的 转速。 切线　 远离圆心　 不足以　 远离　 脱水　 不允许　 最大　 物理·必修第二册 目 录 【易错辨析】 （1）离心运动是物体惯性的表现。 （　√　） （2）离心运动是物体受到了离心力的作用。 （　×　） （3）离心运动是沿半径向外的运动。 （　×　） √ × × 物理·必修第二册 目 录 1. 离心运动的理解 （1）离心运动并非沿半径飞出的运动，而是运动半径越来越大的运动或 沿物体切线方向飞出的运动。 （2）离心运动的本质是物体惯性的表现，并不是受到了“离心力”的 作用。 物理·必修第二册 目 录 2. 合力与向心力的关系 做离心运动的物体并非受到离心力的作用，而是合力不足以提供向心力的 结果。合力与向心力的关系如图所示： （1）若F合＝mω2r或F合＝，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足 “需要”。 物理·必修第二册 目 录 （2）若F合＞mω2r或F合＞，物体做半径变小的近心运动，即“提供过 度”，也就是“提供”大于“需要”。 （3）若F合＜mω2r或F合＜，则外力不足以将物体束缚在原轨道上，物 体做离心运动，即“需要”大于“提供”或“提供不足”。 物理·必修第二册 目 录 【例5】　（离心现象的理解）（2025·新疆乌鲁木齐高一期中）下列关于 离心现象的说法中，正确的是（　D　） A. 物体做离心运动的原因是物体受的离心力大于向心力 B. 做匀圆周运动的物体，当它所受的合外力突然减小时，它将沿半径方向 背离圆心运动 C. 箭从弦上离开后水平飞出去，属于离心现象 D. 通过旋转雨伞来甩干伞上的雨滴属于离心现象 D 物理·必修第二册 目 录 解析：物体做离心运动的原因是物体提供的向心力小于物体做圆周运动所 需的向心力，故A错误；做匀圆周运动的物体，当它所受的合外力突然减 小时，它将沿速度方向背离圆心运动，故B错误；箭从弦上离开后水平飞 出去，箭做平抛运动，不属于离心现象，故C错误；通过旋转雨伞来甩干 伞上的雨滴属于离心现象，故D正确。 物理·必修第二册 目 录 【例6】　（离心现象的应用）如图甲是滚筒洗衣机滚筒的内部结构，内 筒壁上有很多光滑的突起和小孔。洗衣机脱水时，衣物紧贴着滚筒壁在竖 直平面内做顺时针的匀速圆周运动，如图乙所示a、b、c、d分别为一件小 衣物（可理想化为质点）随滚筒转动过程中经过的四个位置，a为最高位 置，c为最低位置，b、d为与滚筒圆心等高的位置。下面说法正确的是 （　A　） A A. 衣物在四个位置加速度大小相等 B. 衣物对滚筒壁的压力在a位置比在c位置的大 C. 衣物转到a位置时的脱水效果最好 D. 衣物在b位置受到的摩擦力和在d位置受到的摩擦力方向相反 物理·必修第二册 目 录 解析：衣物做匀速圆周运动，角速度大小恒定，根据向心加速度a向＝ ω2r，可知衣物在四个位置加速度大小相等，故A正确；衣物在a位置，根 据牛顿第二定律得：FNa＋mg＝mω2r，在c位置：FNc－mg＝mω2r，可知FNa ＜FNc，结合牛顿第三定律可知衣物在a位置对滚筒壁的压力比在c位置的 小，故B错误；衣物在c位置与滚筒壁的挤压作用最大，所以衣物转到c位 置时的脱水效果最好，故C错误；衣物做匀速圆周运动，合外力提供向心 力，衣物在b位置受到的摩擦力和重力等大反向，同理衣物在d位置受到的 摩擦力和重力等大反向，所以衣物在b位置受到的摩擦力和在d位置受到的 摩擦力方向相同，均竖直向上，故D错误。 物理·必修第二册 目 录 04 PART 素养培优 目 录 圆周运动与平抛运动的综合问题 1. 水平面内的圆周运动与平抛运动的综合问题：这类问题往往先在水平面 内做匀速圆周运动，后做平抛运动。首先明确，水平面内匀速圆周运动中 向心力的来源，根据牛顿第二定律和向心力公式列方程，平抛运动一般沿 水平方向和竖直方向分解速度或位移，速度是联系前后两个过程的关键物 理量，前一个过程的末速度是后一个过程的初速度。 物理·必修第二册 目 录 2. 竖直平面内的圆周运动与平抛运动的综合问题：此类问题有时物体先做 竖直平面内的变速圆周运动，后做平抛运动。有时物体先做平抛运动，后 做竖直平面内的变速圆周运动。竖直平面内的圆周运动首先要明确是“轻 杆模型”还是“轻绳模型”，然后分析物体能够通过圆周运动最高点的临 界条件，速度也是联系前后两个过程的关键物理量。 物理·必修第二册 目 录 【典例1】　（2025·天津河东区高一下期中）如图甲，某电视台“智勇大 冲关”游戏节目中的大转盘游戏环节，经验不足的人会坐在转盘边缘，当 转盘转速达到某一数值时，人恰好滑离转盘落入水中，等效模型如图乙， 现测得转盘半径R＝10 m，离水面的高度H＝0.8 m，转盘与人之间的动摩 擦因数μ＝0.04，设人在转盘上所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，人 可视为质点，不计空气阻力，g取10 m/s2，求： 物理·必修第二册 目 录 （1）人恰好离开转盘时，转盘的角速度ω的大小； 答案： 0.2 rad/s　 解析： 根据牛顿第二定律得Ff＝mω2R 其中Ff＝μFN＝μmg 解得人恰好离开转盘时，转盘的角速度ω的大小ω＝0.2 rad/s。 （2）人落水过程中水平位移的大小； 答案： 0.8 m　 解析： 由线速度和角速度的关系知v0＝ωR 根据平抛运动规律得H＝gt2，x＝v0t 解得人落水过程中水平位移的大小x＝0.8 m。 物理·必修第二册 目 录 （3）人落水时的速度与水平方向夹角的正切值。 答案： 2 解析： 根据平抛运动规律得vy＝gt 其中tan θ＝ 解得人落水时的速度与水平方向夹角的正切值为tan θ＝2。 物理·必修第二册 目 录 【典例2】　（2025·新疆喀什高一期中）半径R＝1.6 m竖直放置的光滑圆 轨道与水平直轨道相连接（如图所示）。质量m＝1 kg小球A以一定的初速 度由直轨道向左运动，并沿圆轨道的内壁冲上去。经过轨道最高点M后做 平抛运动，平抛运动的水平距离为x＝6.4 m。求：（g＝10 m/s2） （1）小球从M点落到水平面的时间多少？ 答案： 0.8 s　 解析： 小球离开M点后做平抛运动，根据平抛运动 规律可知，竖直方向做自由落体运动2R＝gt2 解得t＝0.8 s。 物理·必修第二册 目 录 （2）小球经过M时速度多大？ 答案： 8 m/s　 解析： 小球离开M点后做平抛运动，根据平抛运动规律可知，水平方 向做匀速直线运动x＝vMt 解得vM＝8 m/s。 物理·必修第二册 目 录 （3）小球经过M时对轨道的压力多大？ 答案： 30 N 解析： 小球在M点时，根据牛顿第二定律有mg＋FN＝ 解得FN＝30 N 根据牛顿第三定律，小球经过M时对轨道的压力为30 N，压力的方向竖直 向上。 物理·必修第二册 目 录 05 PART 随堂演练 目 录 1. （离心现象分析）如图所示，光滑的水平面上，小球在拉力F作用下做 匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说 法正确的是（　　） A. F突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动 B. F突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动 C. F突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动 D. F突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心 √ 物理·必修第二册 目 录 解析： 　若F突然消失，则小球所受合力突变为0，小球将沿切线方向匀 速飞出，故A正确；若F突然变小不足以提供小球做圆周运动所需向心力， 小球将做逐渐远离圆心的离心运动，故B、D错误；若F突然变大，超过了 小球做圆周运动所需向心力，小球将做逐渐靠近圆心的运动，故C错误。 物理·必修第二册 目 录 2. （弯道转弯问题）如图所示，某同学骑独轮车在水平运动场上转弯时， 地面的摩擦力已达到最大，当独轮车速率增为原来的倍时，若要该同学 骑独轮车在同样地面上转弯不发生险情，则（　　） A. 独轮车转弯的轨道半径增为原来的倍 B. 独轮车转弯的轨道半径增为原来的2倍 C. 独轮车转弯的轨道半径减为原来的 D. 独轮车转弯的轨道半径减为原来的 √ 物理·必修第二册 目 录 解析： 　独轮车转弯时的向心力由摩擦力提供，当独轮车与地面间的摩 擦力达到最大值Ffm时，有Ffm＝m，解得v2＝∝R，当独轮车的速率v 增为原来的倍时，若要该同学骑独轮车在同样地面上转弯不发生险情， 独轮车转弯的轨道半径R应增为原来的2倍，故B正确。 物理·必修第二册 目 录 3. （汽车过拱形桥）（2025·广东省惠州市高一期中）如图甲、乙所示， 汽车以一定的速度过拱形桥和凹形路面，下列说法正确的是（　　） A. 图甲中汽车对桥面的压力大于汽车的重力 B. 图乙中汽车对路面的压力小于汽车的重力 C. 图甲中汽车的速度越大，汽车对桥面的压力越小 D. 图乙中汽车的速度越大，汽车对路面的压力越小 √ 物理·必修第二册 目 录 解析： 　甲图中在最高点时，根据牛顿第二定律有mg－FN＝m，解得 FN＝mg－m，根据牛顿第三定律可知，在最高点时，汽车对桥面的压力 比汽车的重力小，汽车的速度越大，汽车对桥面的压力越小，故A错误，C 正确；乙图中，根据FN－mg＝m，得FN＝mg＋m，根据牛顿第三定律 可知，汽车对路面的压力大于汽车的重力，速度越大，汽车对路面的压力 越大，故B、D错误。 物理·必修第二册 目 录 课堂小结 物理·必修第二册 目 录 06 PART 课时作业 目 录 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 知识点一　火车或汽车转弯问题 1. （2025·广东省东莞市高一期中）为了使赛车快速安全通过弯道，有些 赛道转弯处通常设计成赛道表面外侧高，内侧低。某赛道急转弯处是一圆 弧，赛道表面倾角为θ，如图所示，当赛车行驶的速率为v时，恰好没有向 赛道内、外两侧滑动的趋势。则在该弯道处（　　） A. 赛车受到重力、支持力和向心力 B. 赛车所需的向心力等于其所受地面的支持力 C. 车速只要略高于v，车辆便会立即向弯道外侧滑动 D. 若弯道半径不变，设计的θ角变小，则v的值变小 √ 物理·必修第二册 目 录 解析： 　对赛车受力分析如图所示 ，赛车受 到重力和支持力，这两个力的合力提供向心 力，A错误；赛车所需的向心力等于其所受地 面的支持力的水平分力，B错误；车速只要略 高于v，车辆便会立即有向弯道外侧滑动的趋 势，只要车速不是高出很多，静摩擦力能与重力和支持力的合力共同提供向心力，车辆就不会向弯道外侧滑动，C错误；根据牛顿第二定律得mgtan θ＝m，解得v＝ ，若弯道半径不变，设计的θ角变小，则v的值变小，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 2. 〔多选〕（2025·广东省广州市高一期末）如图所示，为保证安全，铁 路拐弯处内、外轨有一定的高度差，使质量为M0的火车以设计的速率v0在 水平面内转弯时，内、外轨对车轮均无侧向压力，测得此时轨道对车轮的 支持力大小为N0。当火车以实际速率v（v≠v0）在此弯道上转弯时，轨道 将施于车轮一个与枕木平行的侧向压力F，已知重力加速度g，下列说法正 确的是（　　） A. 若v＞v0，侧向压力F方向由内轨指向外轨 B. 若v＞v0，轨道对车轮的支持力大于N0 C. 在春运期间乘客较多，导致火车总质量大于 M0，为保证安全，此时的行驶速率应该小于v0 D. 该弯道的半径r＝ √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 解析： 　若v＞v0，重力和支持力的合力不足以提供火车做圆周运动的 向心力，火车有做离心运动的趋势，则此时外轨对车轮轮缘施加压力，即 侧向压力F方向由外轨指向内轨，此时轨道对车轮的支持力大于N0，选项A 错误，B正确；火车以规定的速度转弯时满足Mgtan θ＝M，可知v0与火 车的质量无关，该弯道的半径r＝，选项C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 3. 〔多选〕（2025·广西玉林市高一期中）质量为2.0×103 kg的汽车在 水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.0×104 N。汽车经过 半径为50 m的弯路时（　　） A. 如果车速达到10 m/s，这辆车会发生侧滑 B. 如果车速达到10 m/s，这辆车不会发生侧滑 C. 汽车转弯时的向心力的重力和支持力的合力来提供 D. 汽车转弯时受到重力、支持力和摩擦力 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 解析： 　如果车速达到10 m/s，需要的向心力为F＝m＝4×103 N，最 大静摩擦力为fmax＝1×104 N＞F，所以汽车不会发生侧滑，故A错误，B正 确；汽车在水平面转弯时，做圆周运动，重力与支持力平衡，侧向静摩擦 力提供向心力，故C错误，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 知识点二　汽车过拱形桥及航天器中的失重现象 4. 一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s，车对桥顶的压力大小为车重的 ，如果要使汽车在桥顶对桥面恰好没有压力，汽车的速度大小为（g取10 m/s2）（　　） A. 15 m/s B. 20 m/s C. 25 m/s D. 30 m/s √ 解析： 　车对桥顶的压力大小为车重的时，有mg－mg＝m；车在桥 顶对桥面恰好没有压力时，有mg＝m，联立解得v1＝20 m/s，故B正确， A、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 5. （2025·山东省聊城市高一期中）胎压监测器可以实时监测汽车轮胎内 部的气压，在汽车上安装胎压监测报警器，可以预防因汽车轮胎胎压异常 而引发的事故。一辆装有胎压报警器的载重汽车在高低不平的路面上匀速 率行驶，其中一段路面的水平观察视图如图所示，图中虚线是水平线，下 列说法正确的是（　　） A. 经过图中B处最容易超压报警 B. 经过图中A处最容易超压报警 C. 经过A处时汽车受到的支持力可能与重力大小相等 D. 经过B处时汽车受到的支持力可能与重力大小相等 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 解析： 　汽车经过A处时，根据牛顿第二定律可得FA－mg＝m，可得FA ＝mg＋m，汽车经过B处时，根据牛顿第二定律可得mg－FB＝m，可得 FB＝mg－m，可知经过A处时汽车受到的支持力大于重力，经过B处时汽 车受到的支持力小于重力，汽车在A处受到的支持力最大，汽车经过图中A 处最容易超压报警，B正确，A、C、D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 6. 中国空间站绕地球的运行可视为匀速圆周运动，航天员在空间站实验室 中展示了失重环境下的物理实验或现象，如图所示的四个实验可以在空间 站实验室内完成的是（　　） A. 图甲中用台秤称量物体的质量 B. 图乙中用水杯喝水 C. 图丙中用沉淀法将水与沙子分离 D. 图丁中给小球一个很小的初速度，小球可以在竖直平面内做圆周运动 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 解析： 　物体处于完全失重状态，对台秤的压力为零，无法通过台秤称 量物体的质量，故A错误；水杯中的水处于完全失重状态，无法用图乙中 水杯喝水，故B错误；沙子处于完全失重状态，不能通过沉淀法与水分 离，故C错误；小球处于完全失重状态，给小球很小的初速度，小球可在 拉力作用下在竖直平面内做匀速圆周运动，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 知识点三　离心运动 7. （2025·黑龙江省哈尔滨市高一期中）下列描述属于离心运动应用的是 （　　） A. 图甲脱水桶快速旋转甩干衣物 B. 图乙砂轮因高速转动发生破裂 C. 图丙火车转弯速度过大而脱轨 D. 图丁汽车转弯速度过大而侧翻 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 解析： 　图甲脱水桶快速旋转甩干衣物，是利用水的离心运动，故A正 确；图乙砂轮因高速转动发生破裂，属于离心运动的危害，故B错误；图 丙火车转弯速度过大而脱轨，属于离心运动的危害，故C错误；图丁汽车 转弯速度过大而侧翻，属于离心运动的危害，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 8. 雨天在野外骑车时，自行车的后轮轮胎上常会黏附一些泥巴，行驶时感 觉很“沉重”，如果将自行车后轮撑起，使后轮离开地面而悬空，然后用 手匀速摇脚踏板，使后轮飞速转动，泥巴就被甩下来，如图所示，图中 a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置，则（　　） A. 泥巴在图中a、c位置的向心加速度大于在b、d位置的向心加速度 B. 泥巴在图中的b、d位置时最容易被甩下来 C. 泥巴在图中的c位置时最容易被甩下来 D. 泥巴在图中的a位置时最容易被甩下来 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 解析： 　当后轮匀速转动时，根据向心加速度公式an＝ω2r可得，泥巴在 a、b、c、d四个位置的向心加速度大小相等，选项A错误；泥巴做圆周运 动时，其所受的合力提供向心力，根据Fn＝mω2r知，泥巴在车轮边缘上每 一个位置的向心力大小相等，当其所受的合力小于向心力时做离心运动， 即所能提供的合力越小越容易被甩下来，泥巴在最低点c位置时，重力向 下，附着力向上，合力等于附着力减重力，泥巴在最高点a位置时，重力 向下，附着力向下，合力等于重力加附着力，泥巴在b、d位置时，合力等 于附着力水平方向的分力，所以泥巴在最低点c位置时合力最小，最容易被 甩下来，选项B、D错误，C正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 9. （2025·陕西省咸阳市高一阶段练习）气嘴灯对自行车的气嘴起到装饰 作用，使夜间骑行时自行车有灯光效果，是夜骑的一道风景线，深受青少 年骑行爱好者喜爱，气嘴灯安装在自行车的气嘴上，骑行时会发光。一种 气嘴灯的感应装置结构如图所示，一重物套在光滑杆上，重物上的触点M 与固定在B端的触点N接触后，LED灯就会发光，下列有关说法错误的是 （　　） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 A. 感应装置的原理是利用离心运动 B. 气嘴灯运动至最低点时处于失重状态 C. 若气嘴灯做匀速圆周运动，当气嘴灯运动到最低点时，重物受到重力、 弹力的作用 D. 要使气嘴灯在较低的转速时发光，可换用劲度系数更小的弹簧 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 解析： 　感应装置的原理是利用离心运动，使两触点接触点亮LED灯， 故A正确；气嘴灯运动至最低点时加速度向上，处于超重状态，故B错误； 气嘴灯做匀速圆周运动时，重物在最低点受到重力、弹力的作用，合力提 供向心力，故C正确；要使气嘴灯的转速较低时能够做离心运动，即弹簧 弹力和重力的合力小于圆周运动需要的向心力，则需要用劲度系数更小的 弹簧，以保证足够大的形变量使得两触点接触，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 10. 〔多选〕离心沉淀器可以加速物质的沉淀，如图是它的示意图，试管 中先装水，再加入粉笔粉末后搅拌均匀，当试管绕竖直轴高速旋转时，两 个试管几乎成水平状态，然后可观察到粉笔粉末沉淀在试管的底端。则 （　　） A. 旋转越快，试管的高度越低 B. 粉笔粉末向试管底部运动是一种离心现象 C. 旋转越快，粉笔粉末的沉淀现象越明显 D. 旋转越快，粉笔粉末的沉淀现象越不明显 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 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mgtan α，当转速增大时，需要的 向心力增大，故角度α增大，试管变高，选项A错误；离心沉淀器是一种离 心设备，粉笔粉末和水混合后，当离心沉淀器工作时会发生离心现象，选 项B正确；旋转越快，粉笔粉末需要的向心力越大，粉笔粉末分层越明 显，选项C正确，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 11. （2025·广东省肇庆市高一期末）如图为小狗洗完澡后甩掉身上水珠的 情形，假设每滴水珠的质量均为1 g，小狗的身体简化成圆筒状，半径约为 10 cm，小狗以角速度ω0＝10 rad/s甩动身体。 （1）求每滴水珠的向心加速度大小； 答案： 10 m/s2　 解析： 由题意可知a＝r 解得a＝10 m/s2。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 （2）若小狗毛发对水珠的最大附着力为0.25 N，甩动过程中水珠的重力 可忽略不计，则小狗至少需以多大的角速度甩动身体才可以将身上的水珠 甩掉？ 答案： 50 rad/s 解析：根据F附＝Fn＝mr 解得ωmin＝50 rad/s。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 物理·必修第二册 目 录 THANKS 演示完毕 感谢观看 $