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

该高中物理课件聚焦生活中的圆周运动，涵盖火车转弯、汽车过拱形桥、航天器失重及离心运动等核心知识点，通过实际问题导入，衔接圆周运动基本规律，以模型构建和受力分析为支架，引导学生从理论走向实际应用。 其亮点在于以科学思维中的模型建构和科学推理为核心，如火车转弯临界速度推导、汽车过凹凸路面受力对比表格，落实物理观念。结合钢球赛车、洗衣机脱水等实例设计典型例题，培养学生解决实际问题能力，助力学生深化理解，也为教师提供系统教学资源，提升教学效率。

6.4 生活中的圆周运动 2026年必修二第六章 圆周运动 教师：xxx 学习目标 1.会分析火车转弯、汽车过拱形桥等实际问题中的向心力来源(重难点)。 2.了解航天器中的失重现象及其原因。 3.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其危害。 课堂学习 1.火车轨道和火车轮缘以及火车转弯的示意图如图甲、乙所示， (1)如果铁路弯道的内、外轨一样高，火车在转弯时的向心力由什么力提供？ 一、火车转弯 模型构建 如果铁路弯道的内、外轨一样高，火车在竖直方向所受重力与支持力平衡，其向心力由外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，对轮缘产生的弹力来提供；由于火车的质量太大，轮缘与外轨间的相互作用力太大，使轨道和车轮极易受损，还可能使火车侧翻。 课堂学习 1.火车轨道和火车轮缘以及火车转弯的示意图如图甲、乙所示， (2)实际上在铁路的弯道处外轨略高于内轨，如图丙所示，火车的质量为m，铁轨与水平成α角。 ①为保护铁轨，当火车转弯时，火车对铁轨没有压力。此时的向心力多大？ 一、火车转弯 模型构建 对火车做受力分析，如图所示Fn=mgtanα。 课堂学习 一、火车转弯 模型构建 1.火车轨道和火车轮缘以及火车转弯的示意图如图甲、乙所示， (2)实际上在铁路的弯道处外轨略高于内轨，如图丙所示，火车的质量为m，铁轨与水平成α角。 ②求刚好对铁轨没有压力的过弯速度v0 根据Fn=mgtanα=m， 解得v0=。 课堂学习 1.火车轨道和火车轮缘以及火车转弯的示意图如图甲、乙所示， (2)实际上在铁路的弯道处外轨略高于内轨，如图丙所示，火车的质量为m，铁轨与水平成α角。 ③若实际速度v>v0,则火车对哪一侧铁轨有力的作用，若v<v0呢？ 一、火车转弯 若实际速度v>v0,则火车需要更大的向心力，所以火车会挤压外轨， 若实际速度v<v0,则火车所需的向心力变小，所以火车会挤压内轨。 模型构建 课堂学习 知识梳理 （一）火车转弯 1.铁路弯道的特点 铁路弯道处，外轨高于内轨，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mgtanθ=m，如图所示，则v0=，其中R为弯道半径，θ为轨道平面与水平面间的夹角(θ很小的情况下，tan θ≈sin θ)。 一、火车转弯 课堂学习 知识梳理 （一）火车转弯 2.若v0为火车不受轨道侧压力的临界速度。 (1)当v=v0时，轮缘 侧压力。 (2)当v>v0时，轮缘受到 的挤压力， 易损坏。 (3)当v<v0时，轮缘受到 的挤压力， 易损坏。 不受 一、火车转弯 外轨向内 外轨 内轨向外 内轨 课堂学习 典型例题 如图若弯道半径为r，内外铁轨平面与水平面倾角为θ，当火车以规定的行驶速度v转弯时，轮缘与轨道间恰好无侧向挤压，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．轨道对火车的支持力小于火车的重力 B． C．其他条件不变，火车内的乘客增多时，v应增大 D．其他条件不变，火车内的乘客增多时，v应减小 例1 B 一、火车转弯 课堂学习 典型例题 钢架雪车是一项精彩刺激的冬奥会比赛项目。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图（b）所示模型，车在P处的速率为v，弯道表面与水平面成角θ，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（　　） A．在P处车对弯道的压力大小为 B．在P处运动员和车的向心加速度大小为 C．在P处运动员和车做圆周运动的半径为 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 例2 C 一、火车转弯 课堂学习 1.当一辆质量为m的小车以v的速度经过拱桥的最高点，拱桥的半径为R，重力加速度为g。 （1）小车经过拱桥最高点时的向心力由哪些力提供？(忽略空气阻力) 对小车做受力分析，如图所示，可知小车的向心力Fn=G-FN。 （2）小车处于超重还是失重？ 加速度竖直向下，小车失重。 （3）小车在顶端时速度多大会脱离拱桥，发生危险？(重力加速度为g) 当FN=0时，小车就要脱离地面了，所以，解得。 二、汽车过拱形桥　航天器中的失重现象 模型构建 2.当一辆质量为m的小车以v的速度经过凹形路面的底部时，曲面可视为半径为R的的圆弧，重力加速度取g。 （1）小车经过凹形路面最低点时，向心力由哪些力提供？(忽略空气阻力) 对小车做受力分析，如图所示，可知小车的向心力Fn=FN-G。 （2）小车处于超重还是失重？ 加速度竖直向上，小车超重。 （3）若当轮胎受到的压力为2mg时，会发生爆胎，这小车过凹形路面的速度不能超过多少？ 当FN=2mg时，Fn=2mg-mg=，解得。 课堂学习 模型构建 二、汽车过拱形桥　航天器中的失重现象 项目 汽车过拱形桥 汽车过凹形路面 受力分析     桥或路面对汽车的支持力 G-FN=，FN=G- FN-G=，FN=G+ 处于超重还是失重状态 失重 超重 讨论 v增大，FN减小；当v增大到时，FN=0，此时汽车做平抛运动 v增大，FN增大 课堂学习 知识梳理 （一）汽车过拱形桥和凹路面 二、汽车过拱形桥　航天器中的失重现象 课堂学习 知识梳理 （二）航天器中的失重现象 1.在近地圆形轨道上，航天器(包括卫星、飞船、空间站)的重力提供向心力，满足关系：，则。 2.质量为的航天员，受到的座舱的支持力为FN，则。 当时，FN=0，即航天员处于完全失重状态。航天器内的任何物体都处于完全失重状态。 二、汽车过拱形桥　航天器中的失重现象 课堂学习 汽车过拱桥时的运动可以看成圆周运动。如图所示，汽车以速度v通过半径为R的拱形桥最高点时，以下说法正确的是（　　） A．汽车处于超重状态 B．汽车对桥的压力小于桥对汽车的支持力 C．桥对汽车的支持力大小为 D．当汽车速度小于 时，汽车对桥始终有压力 例3 D 典型例题 二、汽车过拱形桥　航天器中的失重现象 课堂学习 公路在通过小型水库泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”。汽车以一定速度通过凹形桥的最低点时（　　） A．对桥面的压力等于汽车自身的重力 B．对桥面的压力大于汽车自身的重力 C．对桥面的压力大于桥面对汽车的支持力 D．速度越大，轮胎承受压力越小 例4 B 典型例题 二、汽车过拱形桥　航天器中的失重现象 课堂学习 在“天宫二号”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(　　) 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近，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 例5 D 典型例题 二、汽车过拱形桥　航天器中的失重现象 课堂学习 1.如图所示，一辆质量为m的汽车在水平面上转弯，地面的滑动摩擦因素为μ，重力加速度为g，转弯半径为R。 （1）小车转弯时，向心力由什么力提供？(忽略空气阻力) 向心力由地面的摩擦力提供。 课堂探究 三、离心运动 课堂学习 1.如图所示，一辆质量为m的汽车在水平面上转弯，地面的滑动摩擦因素为μ，重力加速度为g，转弯半径为R。 （2）若小车要安全过弯，则速度最大值是多大？ Ffmax=μmg，所以向心力最大值为μmg=，。 （3）若v>μgR，则汽车会发生什么？(重力加速度为g) 若，则小车做圆周运动所需要的向心力大于摩擦力能提供的最大力，则小车会发生侧滑，即离心运动。 课堂探究 三、离心运动 课堂学习 知识梳理 （一）离心运动 1.定义：做圆周运动的物体沿 飞出或做 圆心的运动。 2.物体做离心运动的原因 提供向心力的合力突然 ，或者合力 提供所需的向心力。 三、离心运动 消失 课堂学习 知识梳理 （一）离心运动 3.离心运动、近心运动的判断 物体做圆周运动时出现离心运动还是近心运动，由实际提供的合力F合和所需向心力(或mω2r)的大小关系决定。(如图所示) (1)当F合=0时，物体沿 方向做 ； (2)当0<F合<mω2r时，“提供”不足，物体做 。 (3)当F合=mω2r时，“提供”等于“需要”，物体做 ； (4)当F合>mω2r时，“提供”超过“需要”，物体做 。 三、离心运动 近心运动 课堂学习 知识梳理 （一）离心运动 4.离心运动的应用和防止 (1)应用：离心干燥器；洗衣机的脱水筒；离心制管技术；分离血浆和红细胞的离心机。 三、离心运动 课堂学习 知识梳理 （一）离心运动 4.离心运动的应用和防止 (2)防止：转动的砂轮、飞轮的转速不能过高；在公路弯道，车辆不允许超过规定的速度。 三、离心运动 课堂学习 典型例题 （多选）如图甲，滚筒洗衣机脱水时，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，一件小衣物（可理想化为质点）的质量为m，滚筒半径为R，角速度大小为ω ，a、b分别为小衣物经过的最高位置和最低位置。下列说法正确的是（　　） A．衣物所受合力的大小始终为 B．衣物转到b位置时的脱水效果最好 C．衣物所受滚筒的作用力方向始终指向圆心 D．衣物在a位置对滚筒壁的压力比在b位置的大 例6 三、离心运动 AB 课后总结 $