第2章 3 第三节 生活中的圆周运动（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高一物理必修第二册（粤教版）

该高中物理课件聚焦生活中的圆周运动，涵盖公路弯道（水平与倾斜路面）、铁路转弯及竖直平面内圆周运动（拱形/凹形路面、绳杆模型）等核心知识点。通过生活实例导入，衔接圆周运动向心力知识，搭建从具体到抽象的学习支架。 其亮点在于以科学思维为核心，通过受力分析图（甲、乙图）、公式推导及临界条件（如v=√gr）讨论，建构物理模型，强化运动与相互作用观念。典例分析结合图像问题，培养学生科学推理能力。学生能深化物理观念，教师可依托结构化内容提升教学效率。

第三节　生活中的圆周运动 知识点1　公路弯道 知识 清单破 知识点 1 公路弯道 1.水平路面 (1)汽车运动情况:汽车在水平公路上转弯时,相当于做圆周运动。 (2)向心力由车轮与路面间的静摩擦力提供,f=F=m ,解得v= 。如图甲所示。 第二章 圆周运动 高中同步 导师点睛 当汽车转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。   第二章 圆周运动 高中同步 2.倾斜路面 (1)汽车在内低外高的倾斜路面转弯时,向弯道内侧倾斜,重力mg和地面支持力FN的合力指向 弯道内侧,如图乙所示。 (2)若此时合力F恰好提供汽车转弯所需向心力,根据牛顿第二定律,可得F=mg tan θ=m ,解 得汽车转弯速度的大小v= 。 第二章 圆周运动 高中同步 知识点 2 铁路弯道 1.运动特点 火车转弯时做圆周运动,具有向心加速度。由于火车的质量很大,所以需要很大的向心力。 2.向心力的来源分析 (1)如果铁路弯道的内外轨一样高,火车转弯时,外轨对外侧车轮的轮缘的弹力是火车转弯所 需向心力的主要来源,这样铁轨和车轮极易受损。 第二章 圆周运动 高中同步 (2)如果在弯道处使外轨略高于内轨,火车以规定的行驶速度v0转弯时,所需的向心力几乎完全由重力和铁轨对火车的支持力的合力提供,即F合=mg tan θ=m ,其中r为弯道半径,θ为轨道 所在平面与水平面的夹角。   第二章 圆周运动 高中同步 3.规定速度 转弯时的速度v0= ,θ较小时,tan θ≈sin θ,而sin θ= ,故v0= ,其中h是两轨道的高度 差,L是两轨道间的距离,且L是一个定值。 4.轨道侧压力分析 (1)当火车转弯速度v=v0时,所需的向心力由重力和支持力的合力提供,此时轮缘对内、外轨 均无侧向压力。 (2)当火车转弯速度v>v0时,所需向心力大于重力和支持力的合力沿水平方向的分力,外轨对 轮缘有向里的侧向压力。 (3)当火车转弯速度v<v0时,所需向心力小于重力和支持力的合力沿水平方向的分力,内轨对 轮缘有向外的侧向压力。 第二章 圆周运动 高中同步 知识辨析 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 1.汽车通过凹形路面的最低点时,车对路面的压力大于汽车的重力。 (　    ) 2.汽车通过拱形路面最高点,速度较小时,对路面的压力大于车重;速度较大时,对路面的压力 小于车重。 (　    ) 3.在铁路弯道处,通常要求外轨比内轨高,目的是减轻轮缘与内轨间的挤压。 (　    ) 4.汽车驶过拱形路面最高点,速度很大时,对路面的压力可能等于零。 (　    ) 5.汽车过拱形路面或凹形路面时,向心加速度的方向都是向上的。 (　    ) √ ✕ ✕ √ ✕ 第二章 圆周运动 高中同步 疑难 情境破 疑难　竖直平面内的圆周运动模型 讲解分析 疑难 竖直平面内的圆周运动模型 1.拱形与凹形路面 汽车过拱形路面 汽车过凹形路面 受力分析 示意图   规定向心力方向为 正方向 G-FN=m  FN=G-m  FN-G=m  FN=G+m  第二章 圆周运动 高中同步 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 说明 (1)汽车在拱形路面最高点处,车对路面的压力小于车的重 力;汽车在凹形路面最低点处,车对路面的压力大于车的重 力; (2)汽车过拱形路面时,当0<v< 时,0<FN<mg;当v= 时,FN =0;当v> 时,汽车将脱离路面,易发生危险 第二章 圆周运动 高中同步 2.绳杆模型 (1)轻绳模型:在轨道最高点无支撑(如球与绳连接、沿内轨道运动的“过山车”等)。   ①受力示意图:弹力可能向下,也可能等于零。   第二章 圆周运动 高中同步 ②讨论分析:物体能过最高点时,v≥ ,FN+mg=m ,当v> 时,绳、轨道对球产生的弹力 FN>0;当v= 时,FN=0; 物体不能过最高点时,v< ,在到达最高点前物体已经脱离了圆轨道,如图所示   ③v= 的意义:物体能否过最高点的临界速度。 第二章 圆周运动 高中同步 (2)轻杆模型:在轨道最高点有支撑(如球与杆连接、小球在弯管内运动等)。 ①受力示意图:弹力可能向下,可能向上,也可能等于零。 第二章 圆周运动 高中同步 ②讨论分析:当v=0时,FN=mg,FN为支持力,沿半径背离圆心; 当0<v< 时,-FN+mg=m ,FN沿半径背离圆心,随v的增大而减小; 当v= 时,FN=0; 当v> 时,FN+mg=m ,FN沿半径指向圆心,并随v的增大而增大。 ③v= 的意义:FN表现为拉力还是支持力的临界速度。 第二章 圆周运动 高中同步 典例 如图甲所示,一长为l的轻绳【1】,一端穿在过O点的水平转轴上,另一端固定一质量为m的 小球,整个装置绕O点在竖直面内转动。小球通过最高点时【2】,绳对小球的拉力F与其速度平 方v2的关系【3】如图乙所示,重力加速度为g,下列判断正确的是 (　    ) A.图像函数表达式为F=m +mg B.绳长不变,用质量较小的球做实验, 图线中b点左移 C.绳长不变,用质量较小的球做实验, 得到的图线斜率更大 D.重力加速度g=  D 第二章 圆周运动 高中同步 信息提取    【1】不计重力,只能提供沿绳方向的拉力,不能提供支持力。 【2】小球通过最高点时,轨迹圆心在正下方,向心力竖直向下;由于轻绳只能提供拉力,则小 球在竖直平面内做圆周运动所需向心力不能小于重力。 【3】在最高点对小球进行受力分析,结合圆周运动规律得到F与v2的关系式。 思路点拨    在最高点,重力和拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力,结合牛顿第二定律 【4】求出拉力的表达式;根据F与v2的关系式,结合图线的横轴截距以及斜率【5】分析判断  第二章 圆周运动 高中同步 解析    小球在最高点时,根据牛顿第二定律有F+mg=m (由【1】【2】【3】【4】得到),解 得F=m -mg,选项A错误;当F=0时, 根据表达式有mg=m (由【5】得到),结合图线解得g= , 选项D正确;由g= 可知b点的位置与小球的质量无关,绳长不变,用质量较小的球做实验,图线 b点的位置不变,选项B错误;根据F=m -mg知,F-v2图线的斜率k= ,绳长不变,用质量较小的 球做实验,斜率更小,选项C错误。 第二章 圆周运动 高中同步 $