第2章 第3节 第4节 圆周运动与人类文明(选学)(略)-【优学精讲】2024-2025学年高中物理必修第二册教用课件(教科版)

该高中物理课件聚焦圆周运动实例分析，涵盖汽车过拱形桥、火车转弯及离心运动等核心内容。通过生活实例导入，衔接圆周运动基本规律，以课前知识梳理（如向心力来源、受力分析）为支架，引导学生从理论到应用逐步深入。 其亮点在于结合汽车过桥、洗衣机脱水等生活实例，通过问题探究（如火车转弯轨道设计）培养科学思维（模型建构、科学推理）和物理观念（运动和相互作用）。采用实例分析与问题驱动的教学方法，帮助学生理解知识应用，教师使用可系统落实知识点，提升教学效率。

第3节　圆周运动的实例分析 第4节　圆周运动与人类文明 (选学)(略) 1 1．根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象，了解其向心力来源。　2.通过向心力公式的推导，分析汽车过拱形桥和凹形路面时的受力以及火车转弯问题。3.通过观察洗衣机的脱水筒分析离心运动，掌握物体做离心运动的条件。　4.观察生活中的离心现象，了解其在生活中的应用，并知道离心运动所带来的危害。 返回导航 课前　知识梳理 1 课堂　深度探究 2 内容 索引 随堂　巩固落实 3 课前　知识梳理 PART 01 第一部分 4 一、汽车通过拱形桥 1．向心力来源：汽车在竖直方向上所受__________和桥面的__________的合力提供向心力。 重力 支持力 返回导航 课前　知识梳理 甲 mg－N 小于 返回导航 课前　知识梳理 乙 N－mg 大于 返回导航 课前　知识梳理 二、“旋转秋千” “旋转秋千”运动可简化为圆锥摆模型，如图所示。   1．向心力来源：小球所受重力和悬线______的合力提供向心力。 拉力 返回导航 课前　知识梳理 mgtan α lsin α 大 返回导航 课前　知识梳理 三、火车转弯 1．火车在弯道上的运动特点 火车车轮内侧突出的轮缘在铁轨上可以起到限定方向的作用，如果让火车在水平路基上转弯，__________对轮缘的弹力提供火车转弯的向心力，轮缘与外轨间的作用力很大，铁轨与轮缘极易受损，故实际在转弯处，火车的外轨____________内轨。 2．向心力来源 依据____________和____________________，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重力和支持力的合力来提供。 外轨 略高于 弯道半径 设计的行驶速度 返回导航 课前　知识梳理 四、离心运动 1．定义：物体沿圆周运动的切线方向飞出或________________的运动。 2．原因：合外力提供的向心力_____________。 3．离心机械：利用离心运动的机械。 4．应用：脱水筒、离心机。 远离圆心而去 消失或不足 返回导航 课前　知识梳理 判断下列说法是否正确。 (1)火车弯道的半径很大，故火车转弯需要的向心力很小。(　　) (2)火车转弯时的向心力一定是由重力与铁轨支持力的合力提供的。(　　) (3)汽车驶过拱形桥最高点，对桥的压力可能等于零。(　　) (4)汽车过拱形桥或凹形路面时，向心加速度的方向都是竖直向上的。(　　) (5)做圆周运动的物体突然失去向心力时沿切线方向远离圆心。(　　) × √ × √ × 返回导航 课前　知识梳理 课堂　深度探究 PART 02 第二部分 13 知识点一　车辆转弯问题   1．火车转弯时的运动是圆周运动，分析火车的运动回答下列问题： (1)如果轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？需要的向心力由谁来提供？ 提示：火车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和外轨对火车的弹力作用，弹力提供火车转弯所需的向心力。 返回导航 课堂　深度探究 (2)靠这种方式使火车转弯有哪些危害？如何改进？ 提示：对确定的弯道，火车转弯时速度越大，需要的向心力越大，容易造成对外轨的损坏，甚至造成火车脱轨。可以把弯道处建成外高内低的斜面，由重力和支持力的合力提供向心力。 返回导航 课堂　深度探究 2．摩托车在平直公路转弯和火车转弯，它们的共同点是什么？提供向心力的方式一样吗？   提示：摩托车在平直公路转弯和火车转弯都需要向心力。摩托车转弯时其所受摩擦力可以提供向心力，火车质量太大，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损，需要设置特别的轨道，由所受重力和支持力的合力提供向心力。 返回导航 课堂　深度探究 1．火车转弯问题 (1)火车在弯道上的运动特点 火车在弯道上运动时实际上是在水平面内做圆周运动，由于其质量巨大，需要很大的向心力。 返回导航 课堂　深度探究 返回导航 课堂　深度探究 返回导航 课堂　深度探究 返回导航 课堂　深度探究 √ √ 返回导航 课堂　深度探究 当火车速率大于v时，重力和支持力的合力不够提供向心力，此时外轨对火车有侧压力，轮缘挤压外轨，C错误； 当火车速率小于v时，重力和支持力的合力大于所需的向心力，此时内轨对火车有侧压力，轮缘挤压内轨，D错误。 返回导航 课堂　深度探究 √ 返回导航 课堂　深度探究 返回导航 课堂　深度探究 √ 返回导航 课堂　深度探究 [解析]　该运动员在骑行过程中在该赛道上做匀速圆周运动，所受的合外力提供向心力，指向圆心，故A、B错误； 返回导航 课堂　深度探究 知识点二　汽车过桥问题 1．向心力来源：汽车通过拱形桥最高点和凹形路面最低点时，在竖直方向所受重力和支持力的合力提供向心力。 2．若汽车质量为m，桥面圆弧半径为R，汽车在最高点或最低点速率为v，则压力的分析与讨论如下 返回导航 课堂　深度探究 返回导航 课堂　深度探究 返回导航 课堂　深度探究 　　　(多选)汽车分别经过拱形桥最高点和凹形桥最低点的情形如图所示。下列说法正确的是(　　) A．过拱形桥最高点时汽车所受支持力大于重力 B．过凹形桥最低点时汽车所受支持力大于重力 C．过拱形桥最高点时汽车所受支持力小于重力 D．过凹形桥最低点时汽车所受支持力小于重力 √ √ 返回导航 课堂　深度探究 返回导航 课堂　深度探究 　　　有一辆质量为800 kg的小汽车驶上圆弧半径为50 m的拱桥，不考虑空气阻力，g取10 m/s2。(地球半径约为6 400 km) (1)汽车到达桥顶时速度为5 m/s，汽车对桥的压力是多大？ [答案]　7.6×103 N　 返回导航 课堂　深度探究 (2)汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？ [答案]　80.6 km/h　 返回导航 课堂　深度探究 (3)汽车对地面的压力过小是不安全的。从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？ [答案]　半径越大越安全　 返回导航 课堂　深度探究 (4)如果拱桥的半径增大到与地球半径R一样，汽车要在桥面上腾空，速度要多大？ [答案]　8 km/s 返回导航 课堂　深度探究 知识点三　离心运动   链球比赛中，高速旋转的链球被放手后会飞出(如图甲所示)；雨天，当你旋转自己的雨伞时，会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出(如图乙所示)。 返回导航 课堂　深度探究 (1)链球飞出后受什么力？ 提示：重力和空气阻力。 (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，雨滴也随着运动起来，但伞面上的雨滴受到的力不足以提供其做圆周运动的向心力，雨滴由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出。 (3)物体做离心运动的条件是什么？ 提示：物体受到的合力不足以提供其做圆周运动所需的向心力。 返回导航 课堂　深度探究 1．物体做离心运动的原因：提供向心力的合外力突然消失，或者合外力不能提供足够的向心力。 注意：物体做离心运动并不是物体受到离心力作用，而是由于合外力不能提供足够的向心力。所谓“离心力”实际上并不存在。 返回导航 课堂　深度探究 返回导航 课堂　深度探究 返回导航 课堂　深度探究 　　　(多选)滚筒洗衣机里衣物随着滚筒做高速匀速圆周运动，以达到脱水的效果。滚筒截面如图所示，下列说法正确的是(　　) A．衣物运动到最低点B点时处于超重状态 B．衣物和水都做离心运动 C．衣物运动到最高点A点时脱水效果更好 D．衣物运动到最低点B点时脱水效果更好 √ √ 返回导航 课堂　深度探究 [解析]　衣物运动到最低点B点时，加速度指向圆心，竖直向上，衣物处于超重状态，故A正确； 衣物受到筒的支持力和重力，做圆周运动，水所受合力不足以提供向心力，做离心运动，故B错误； 返回导航 课堂　深度探究 　　　(2023·江苏南通统考期末)如图所示，一个杯子放在水 平餐桌转盘上随转盘做匀速圆周运动，角速度恒定，则(　　) A．杯子受重力、支持力、摩擦力和向心力作用 B．杯子受到的摩擦力方向始终指向转盘中心 C．杯子离转盘中心越近越容易做离心运动 D．若给杯子中加水，则杯子更容易做离心运动 √ 返回导航 课堂　深度探究 [解析]　杯子受到重力、支持力和摩擦力三个力的作用，向心力不是杯子的实际受力，故A错误； 杯子做匀速圆周运动，向心力由摩擦力提供，始终指向转盘中心，故B正确； 因杯子做匀速圆周运动，则有Ff＝mω2r，杯子离转盘中心越近，所需摩擦力越小，不会达到最大静摩擦力，越不容易做离心运动，故C错误； 根据Ff＝mω2r≤μmg可知，给杯子中加水，杯子并不会更容易做离心运动，故D错误。 返回导航 课堂　深度探究 随堂　巩固落实 PART 03 第三部分 45 √ 返回导航 随堂　巩固落实 2．(车辆转弯问题)(2024·江苏南京期中)如图所示，某公路急转弯处是一圆弧，路面外高内低，当轿车行驶的速率为vc时，轿车恰好没有向公路内、外两侧滑动的趋势，则当汽车在该弯道处(　　) A．质量更大的卡车经过时，与轿车相比，vc的值变小 B．路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值变小 C．车速高于vc时，车辆就会向外侧滑动 D．当车速高于vc时，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动 √ 返回导航 随堂　巩固落实 车速高于vc时，重力和支持力的合力不足以提供向心力，车辆有向外侧滑动的趋势，车辆受到指向内侧的静摩擦力，所以只要速度不超出最高限度，车辆不会向外侧滑动，故C错误，D正确。 返回导航 随堂　巩固落实 3．(离心运动)如图所示，光滑的水平面上，小球m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 √ 返回导航 随堂　巩固落实 解析：若F突然消失，小球所受合力突变为零，将沿切线方向匀速飞出，A正确； 若F突然变小不足以提供所需向心力，小球将做逐渐远离圆心的离心运动，B、D错误； 若F突然变大，超过了所需向心力，小球将做逐渐靠近圆心的运动，C错误。 返回导航 随堂　巩固落实 mg－ mg＋ 比较项目 汽车过拱形桥 汽车过凹形路面 受力分析 指向圆心 为正方向 G－FN＝m FN＝G－m FN－G＝m FN＝G＋m 比较项目 汽车过拱形桥 汽车过凹形路面 牛顿 第三定律 F压＝FN＝G－m F压＝FN＝G＋m 讨论 v增大，F压减小； 当v增大到 时， F压＝0 v增大，F压增大 $