6.4生活中的圆周运动 同步复习课件-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，通过思维导图梳理知识框架，前承圆周运动基本规律，后接实际应用场景，以结构化知识支架帮助学生构建完整认知体系。 其亮点在于知识剖析结合受力分析与公式推导，体现科学思维中的模型建构（如水平转盘、圆锥摆模型）和科学推理（火车转弯向心力来源推导），综合训练题目联系生活实例（如旋转木马、水流星），强化物理观念中的运动和相互作用观念。学生能提升解决实际问题的能力，教师可利用系统资料高效开展教学。

高中物理人教版 同步复习 第六章第四节 生活中的圆周运动 01 思维导图 思维导图 02 知识剖析 1 火车车轮的结构特点 火车的车轮有突出的轮缘，且火车在轨道上运行时，有突出轮缘的一边在轨道的内侧，如图所示，这种结构的特点有助于稳定火车运动的轨迹. 考点01 火车转弯 期中考试 知识剖析 5 2 火车转弯时向心力的来源分析 (1)若转弯时内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外 (2)若转弯时外轨略高于内轨，根据转弯处轨道的半径和规定的行驶速度，适当调整内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力由重力mg和支持力Fɴ的合力提供，从而减轻外轨与轮缘的挤压，如图所示. 考点01 火车转弯 期中考试 知识剖析 6 2 火车转弯时向心力的来源分析 设车轨间距为l,两轨高度差为h,转弯处的半径为R,行驶的火车质量为m,两轨所在平面与水平面之间的夹角为θ,根据三角形边角关系可得sinθ= 对火车进行受力分析有F向=mgtanθ 又由向心力公式可得F向=m(),所以v0= 由于铁轨建成后，h、l、R各量是确定的，火车转弯所需要的向心力几乎完全由重力和支持力的合力提供，此时火车转弯的车速是一个定值，即规定速度(按此规定速度行驶，既不侧向挤压内轨又不侧向挤压外轨). 考点01 火车转弯 期中考试 知识剖析 7 1 汽车通过拱形桥 如图所示，设汽车质量为m,桥面的圆弧半径为r,汽车通过桥面最高点时速率为v. 汽车过拱形桥最高点时，由重力mg和桥面支持力Fɴ的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律，得mg−FN=m,桥面支持力FN=mg−m<mg,由牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力大小为F’N=mg-m,方向竖直向下. 考点02 汽车过拱形桥 期中考试 知识剖析 8 1 汽车通过拱形桥 由上式可知，汽车行驶的速率v越大，汽车对桥面的压力就越小，当汽车的速率等于时，汽车对桥面的压力为0,这是汽车保持在桥顶运动的最大(临界)速度，若超过这个速度，汽车将飞越桥顶. 考点02 汽车过拱形桥 期中考试 知识剖析 9 2 汽车通过凹形路面(过水路面) 如图所示，汽车过凹形路面(过水路面)最低点时，竖直方向受到的重力mg和桥的支持力Fɴ的合力提供汽车做圆周运动的向心力，有Fɴ-mg=m 桥面对车的支持力Fɴ=mg+m由牛顿第三定律可知，汽车对桥面的压力大小为 F’N=mg-m,方向竖直向下. 可见，汽车行驶的速率v越大，汽车对桥面的压力就越大(汽车处于超重状态),这也是汽车高速过凹形路面时容易爆胎的原因. 考点02 汽车过拱形桥 期中考试 知识剖析 10 1 航天器在近地轨道的运动 (1)对于航天器，地球引力提供向心力，满足的关系为mg=m,航天器的速度v=. (2)对于航天员，由地球引力和座舱的支持力提供向心力，满足的关系为mg−FN=m.当v=时，座舱对航天员的支持力Fɴ=0,航天员处于完全失重状态. (3)航天器内的任何物体之间均没有压力. 考点03 航天器中的失重现象 期中考试 知识剖析 11 2 对失重现象的认识 任何关闭了发动机、又不受阻力的绕地球做圆周运动的航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物体不受地球引力.正因为受到地球引力的作用，航天器连同其中的乘员才有可能做环绕地球的圆周运动. 考点03 航天器中的失重现象 期中考试 知识剖析 12 1 概念 做圆周运动的物体，在合外力突然消失或合外力不足以提供所需的向心力时，物体沿切线飞出去或逐渐远离圆心的运动叫作离心运动. 考点04 离心运动 期中考试 知识剖析 13 2 物体做离心运动的条件 合外力突然消失或者合外力提供的向心力小于所需的向心力. 考点04 离心运动 期中考试 知识剖析 14 3 实质 离心运动实质是物体惯性的表现.做圆周运动的物体，总有沿着圆周切线飞出去的趋势，之所以没有飞出去，是因为受到向心力的作用.在合外力突然消失或不足以提供所需的向心力的情况下，物体将做离心运动. 考点04 离心运动 期中考试 知识剖析 15 4 离心运动中合外力与向心力的关系 如图6-4-7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”. (2)若F合>mω2r或F合>,物体做半径变小的近心运动，即“提供”大于“需要”. (3)若F合<mω2r或F合<,则外力不足以维持物体在原圆周轨道上运动，物体逐渐远离圆心而做离心运动，即“需要”大于“提供”,或“提供不足”. (4)若F合=0,则物体沿切线方向飞出. 考点04 离心运动 期中考试 知识剖析 16 03 综合训练 餐桌转盘上不同位置的餐具随转盘一起转动时（相对静止），下列说法正确的是（　　） A．餐具转动的角速度相同 B．餐具受到的摩擦力一定指向转盘中心 C．餐具受力平衡 D．某两个餐具转动的线速度可能相同 A 考点01 水平转盘上物体的圆周运动 综合训练 18 【解析】 A.餐具随转盘同轴转动，角速度相同，故A正确。 B.若转盘匀速转动，摩擦力提供向心力，指向转盘中心；若转盘变速转动，摩擦力需提供切向加速度，方向不指向转盘中心，故B错误。 C.餐具做圆周运动，存在向心加速度，受力不平衡，故C错误。 D.线速度是矢量，不同位置的餐具方向不同，则某两个餐具转动的线速度一定不同，故D错误。 故选：A。 考点01 水平转盘上物体的圆周运动 综合训练 19 关于生活中圆周运动的实例分析，下列说法正确的是（　　） A．图甲中汽车减速通过凹形桥最低点，此时汽车所受合外力指向圆心O点 B．图乙中汽车转弯时发生侧滑，是汽车所受离心力小于向心力的结果 C．图丙中餐桌上的水平玻璃转盘匀速转动，使物品随着水平玻璃一起转动，则放置位置距离圆心越远，越容易发生相对滑动 D．丁图中同一小球在光滑固定的圆锥筒内A、B点所在平面先后做匀速圆周运动，在A、B两位置小球受筒壁的支持力大小相等，小球的周期大小也相等 C 考点02 倾斜转盘(斜面体)上物体的圆周运动 综合训练 20 【解析】 A.图甲中汽车减速通过凹形桥最低点，则汽车除受竖直方向的重力和支持力外，还受与运动方向相反（最低点切线方向）的阻力，合外力不指向圆心O点，故A错误； B.图乙中汽车转弯时发生侧滑，是汽车所受侧向最大静摩擦力不足以提供汽车做圆周运动的向心力的结果，故B错误； C.图丙中物品随着水平玻璃转盘一起转动，静摩擦力提供向心力，放置位置距离圆心越远，所需要的向心力越大，则更容易到达最大静摩擦力，发生相对滑动，故C正确； D.丁图中同一小球在A、B两点，支持力的竖直分量要与重力平衡，因在同一斜面上，故支持力大小相等，且其水平分量大小也相等。支持力的水平分量提供小球做圆周运动的向心力，因在A点圆周运动半径更大，由Fn=mr 知周期越大，故D错误。故选：C。 考点02 倾斜转盘(斜面体)上物体的圆周运动 综合训练 21 智能呼啦圈轻便美观，深受大众喜爱。如图甲，将带有滑轮的短杆一端穿入腰带外侧轨道，另一端悬挂一根带有配重的轻绳，将腰带水平系在腰间，通过人体扭动，配重会随短杆做水平匀速圆周运动。其简化模型如图乙所示，悬挂点P到腰带中心点O的距离d＝0.2m，绳子与竖直方向夹角为θ，绳长l＝0.5m，可视为质点的配重质量m＝0.5kg，重力加速度大小g＝10m/s2，下列说法正确的是（　　） A．匀速转动时，配重受到的合力恒定不变 B．增大转速，则身体对腰带的摩擦力变大 C．转动过程中受到的拉力T＝mgcosθ D．当使用者掌握好锻炼节奏后能够使θ稳定在37°，此时配重的角速度ω=rad/s D 考点03 物体被系在绳上做圆锥摆运动 综合训练 22 【解析】 A、配重做匀速转动，合力提供向心力，向心力大小不变，方向始终指向圆心，方向不断发生变化，合力不断发生变化，故A错误； BC、若增大转速，配重做匀速圆周运动的半径变大，绳与竖直方向的夹角θ将增大， 竖直方向，由平衡条件得mg＝Tcosθ，f＝Mg+Tcosθ＝Mg+mg 在水平方向，由牛顿第二定律得Tsinθ＝m（2πn）2r 增大转速n，则拉力T变大，向心力变大，f不变，即身体对腰带的摩擦力不变，故BC错误； D、对配重，根据牛顿第二定律得mgtanθ＝mω2（lsinθ+d），解得ω=rad/s，故D正确。故选：D。 考点03 物体被系在绳上做圆锥摆运动 综合训练 23 把一个小球放在玻璃漏斗中，晃动漏斗，可使小球在短时间内沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动，如图所示。若圆周运动的半径越大，则小球（　　） A．对漏斗壁的压力越大 B．加速度越小 C．角速度越小 D．线速度越小 C 考点04 物体在圆锥面上做圆周运动 综合训练 24 【解析】 小球在漏斗中做圆周运动受力情况如图 A.根据平衡条件Fsinθ＝mg，得F=，可知无论轨道半径的大小如何，漏斗壁对小球的支持力大小都是相等，结合牛顿第三定律可知，压力大小也相同，故A错误； BCD.水平方向上，有Fcosθ＝ma＝mRω2＝m，可知加速度a大小相等，R越大的，角速度ω越小，线速度v越大，故C正确，BD错误。故选：C。 考点04 物体在圆锥面上做圆周运动 综合训练 25 复兴号列车以216km/h的速率经过一段圆弧形弯道时，列车桌面上智能手机中的“指南针”在10s内匀速转过了15°，取π＝3。则该段圆弧形弯道半径为（　　） A．1800m B．2400m C．3000m D．3600m B 考点05 车辆在道路上的转弯问题 综合训练 26 【解析】 “指南针”在10s内匀速转过了15°，取π＝3，15°=15×rad=0.25rad，可知列车转弯的角速度大小为ω=，解得ω=0.025rad 又v＝216km/h＝60m/s，根据v＝ωr可知转弯半径为r=，解得r=2400m，故B正确，ACD错误。 故选：B。 考点05 车辆在道路上的转弯问题 综合训练 27 下列关于生活情境中物理原理的说法，正确的是（　　） A．为增大拔河比赛中取胜的概率，应选体重较大的选手参赛 B．当火车在铁轨上转弯时，速度越快，火车对内侧铁轨的压力随之增大 C．人在蹦极时下落的过程中（忽略阻力），橡皮绳原长时速度最大 D．乘客系安全带是为了减小汽车突然启动时，由于人的惯性带来的伤害 A 考点06 火车的轨道转弯问题 综合训练 28 【解析】 A、拔河比赛的胜负核心是摩擦力，体重较大的选手对地面压力更大。在接触面粗糙程度相同的情况下，压力越大滑动摩擦力越大，能更好抵御对方拉力，增大取胜概率，故A正确； B、火车转弯时，向心力由重力和支持力的合力提供。速度越快所需向心力越大，火车对外侧铁轨的压力会增大，而非内侧，故B错误； C、人在蹦极下落过程中（忽略阻力），开始时橡皮绳未伸长，人只受重力，做加速运动；当橡皮绳开始伸长后，橡皮绳的弹力逐渐增大，当弹力小于重力时，人仍然加速；当弹力等于重力时，速度达到最大；之后弹力大于重力，人开始减速。所以速度最大的时刻不是橡皮绳原长时，故C错误； D、安全带主要防止汽车急停时惯性前冲，而非应对突然启动，故D错误。故选：A。 考点06 火车的轨道转弯问题 综合训练 29 如图所示，一细绳的上端固定在天花板上靠近墙壁的O点，下端拴一小球，L点是小球下垂时的平衡位置。Q点代表一固定在墙上的细长钉子，位于OL直线上。N点在Q点正上方，且QN＝QL。M点与Q点等高，现将小球从竖直位置（保持绳绷直）拉开到与N点等高的P点，释放后任其向下摆动。运动过程中空气阻力可忽略不计。小球到达L后，因细绳被长钉挡住，将开始沿以Q为中心的圆弧继续运动。在这以后（　　） A．小球向右摆到M点，然后就摆回来 B．小球沿圆弧摆到N点，然后竖直下落 C．小球向右摆到M和N之间圆弧上某点处，然后竖直下落 D．关于小球的运动情况，以上说法都不正确 D 考点07 绳球类模型及其临界条件 综合训练 30 【解析】 A、小球摆动过程中，只有重力做功，机械能守恒，因此到达M点时具有向上的速度，故A错误； B、若小球能到达N点，在N点重力提供向心力，由牛顿第二定律可知，mg＝m，代入数据可得：v=，即小球若能到达N点，其在N点的最小速度为，违反机械能守恒定律，所以无法到达N点，故B错误； CD、由上述分析可知，小球摆到M和N之间圆弧上某点处，脱离圆弧，小球做圆周运动，速度方向为切线方向，因此离开圆弧后做斜抛运动，故C错误，D正确。 故选：D。 考点07 绳球类模型及其临界条件 综合训练 31 如图所示，在水平面上细线一端固定，另一端系一个物体A，现给物体A垂直于线的速度，经过B点后正好停止于C处。在此过程中（　　） A．物体的加速度始终指向O点 B．物体受到3个力作用 C．细线拉力在减小 D．细线拉力做功等于动能的减少 C 考点08 杆球类模型及其临界条件 综合训练 32 【解析】 A：物体做减速圆周运动，加速度由向心加速度（指向O点）和切向加速度（与速度方向相反）合成，并非始终指向O点，故A错误。 B：物体在水平面受重力、支持力、细线拉力和摩擦力，共4个力，故B错误。 C：由细线拉力提供向心力有F=m，物体速度减小，可知拉力减小，故C正确。 D：根据动能定理，动能的减少等于细线拉力做功与摩擦力做功之和，故D错误。 故选：C。 考点08 杆球类模型及其临界条件 综合训练 33 如图甲所示，小球穿在竖直平面内光滑的固定圆环上，绕圆心O点做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，圆环与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其F﹣v2图像如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，则（　　） A．小球的质量为1kg B．固定圆环的半径R为1m C．若小球通过最高点时的速度大小为4m/s，小球受圆环的弹力大小为20N D．若小球通过最高点时的速度大小为6m/s，则小球受到的合力大小为70N C 考点09 物体在圆形竖直轨道内的圆周运动 综合训练 34 【解析】 A.在最高点对小球进行受力分析，v＝0时F﹣mg＝0，结合图像可知20N﹣m×10m/s2＝0，解得小球质量m＝2kg，故A错误； B.当F＝0时，由重力提供向心力可得mg=，结合图像可知mg=，解得固定圆环的半径R＝0.8m，故B错误； C.小球在最高点的速度为4m/s 时，设小球受圆环的弹力方向向下，由牛顿第二定律得F+mg=m，代入数据解得F＝20N，方向竖直向下，故C正确； D.小球在最高点的速度为6m/s时，小球受力的合力提供向心力，有F合=m=2×N＝90N，故D错误。 故选：C。 考点09 物体在圆形竖直轨道内的圆周运动 综合训练 35 如图所示，半径为R的细圆管（管径可忽略）内壁光滑，竖直放置，一质量为m、直径略小于管径的小球可在管内自由滑动，测得小球在管顶部时与管壁的作用力大小为mg，g为当地重力加速度，则（　　） A．小球在管顶部时速度大小一定为 B．小球运动到管底部时速度大小可能为 C．小球运动到管底部时对管壁的压力可能为5mg D．小球运动到管底部时对管壁的压力一定为7mg C 考点10 物体在环形竖直轨道内的圆周运动 综合训练 36 【解析】 若小球在管顶部时受到管壁的压力，根据牛顿第二定律有mg+F压=m，解得v=；以此速度继续运动，到达管底时，根据动能定理有mg⋅2R=mv12−mv2，解得v1=；在管底对小球，根据牛顿第二定律有F−mg=m，解得F＝7mg。若小球在管顶部时受到管壁的支持力，根据牛顿第二定律有mg−F大=m，解得v＝0；小球到达管底时，根据动能定理有mg⋅2R=mv22−0，解得v2=2；在管底对小球，根据牛顿第二定律有 F−mg=m，解得F＝5mg。故ABD错误，C正确。 故选：C。 考点10 物体在环形竖直轨道内的圆周运动 综合训练 37 一辆汽车以相同的速率连续通过可视为圆弧的凹桥与凸桥，如图所示。已知汽车通过凹桥最低点对桥面的压力为其重力的2倍，通过凸桥最高点时对桥面的压力为其重力的12，汽车可视为质点，则凹桥与凸桥半径之比为（　　） A．1：2 B．2：1 C．1：3 D．3：1 A 考点11 拱桥和凹桥类模型分析 综合训练 38 【解析】 根据牛顿第二定律可得 2mg−mg=，mg−=，解得r凹=，r凸= 凹桥与凸桥半径之比为 r凹r凸=：=，故A正确。BCD错误； 故选：A。 考点11 拱桥和凹桥类模型分析 综合训练 39 小明同学很喜欢玩旋转木马，如图所示，假设旋转木马以恒定角速度在水平面上做匀速圆周运动，下列说法正确的是（　　） A．坐在最外侧的木马上，小明同学的线速度最大 B．坐在同一木马上，小明同学的加速度不变 C．小明同学所受的合外力总是为零 D．小明同学有向外飞的趋势，是因为受到离心力的作用 A 考点12 近心与离心运动的意义与原因 综合训练 40 【解析】 A．最外侧的木马圆周运动的半径最大，所有木马同轴转动，角速度相等，根据v＝ωr，坐在最外侧的木马上，小明同学的线速度最大，故A正确； B．坐在同一木马上，小明同学的加速度是向心加速度，大小不变，方向不断变化，故B错误； C．小明同学做圆周运动的向心力由合外力提供，小明同学所受的合外力不为零，故C错误； D．小明同学有向外飞的趋势，是因为所受的合外力不足以提供所需的向心力，离心力是虚拟的力，实际不存在，故D错误。 故选：A。 考点12 近心与离心运动的意义与原因 综合训练 41 在赛车比赛中，一辆赛车在弯道上高速行驶时，如果车轮脱落，则关于脱落的车轮的运动情况，下列说法正确的是（　　） A．仍然沿着赛车的弯道运动 B．沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动 C．沿着与弯道切线垂直的方向运动 D．上述情况都有可能 B 考点13 判断近心或离线运动的轨迹 综合训练 42 【解析】 车轮未脱离赛车时，具有沿切线方向的速度，脱离赛车后，由于惯性，车轮保持原来向前的速度继续前进，所以沿着脱离时轮子前进的方向做直线运动，离开弯道，故B正确，ACD错误。 故选：B。 考点13 判断近心或离线运动的轨迹 综合训练 43 如图所示，下列有关生活中圆周运动实例分析，说法正确的是（　　） A．图甲中秋千摆至最低点时，图中女孩处于失重状态 B．图乙中杂技演员表演“水流星”，当水桶通过最高点时水对桶底的压力可能为零 C．火车转弯超过规定速度行驶时，火车轮缘对内轨有侧向挤压 D．图丁为滚筒洗衣机转速越快脱水效果越好，是受到离心力的原因 B 考点14 离心运动的应用和防止 综合训练 44 【解析】 A．图甲中秋千摆至最低点时，加速度方向向上，图中女孩处于超重状态，故A错误； B．图乙中杂技演员表演“水流星”，如果在最高点的速度等于gL，则水桶通过最高点时水对桶底的压力为零，故B正确； C．火车转弯超过规定速度行驶时，火车轮缘对外轨有侧向挤压，故C错误； D．图丁为滚筒洗衣机转速越快脱水效果越好，是转速越大所需向心力越大，衣物和水滴的附着力提供不了向心力而做离心运动，不是受到离心力的原因，故D错误。故选：B。 考点14 离心运动的应用和防止 综合训练 45 如图所示，竖直放置的圆筒内壁光滑，圆筒半径为R，高为h。P、Q为圆筒上、下底面圆上的两点，且PQ连线竖直，一可视为质点的小球由P点沿筒内侧与半径垂直方向水平抛出，小球质量为m，初速度大小为v0。小球的运动轨迹与PQ的交点依次为PQ上的A、B、C三点，重力加速度为g，不计空气阻力，则以下说法正确的是（　　） A．小球到达C点时下落高度为 B．小球在A、B、C三点时对筒壁的压力大小之比为1：3：5 C．A、B间距离为 D．小球在P点时所受合力大小为mg C 考点15 圆周运动与平抛运动相结合的问题 综合训练 46 【解析】 A、小球在水平面内做匀速圆周运动，周期T= 小球在竖直方向做自由落体运动，小球到达C时下落的高度：h=g(3T)2=g(3×)2=，故A错误； B、筒壁的弹力提供小球做匀速圆周运动的向心力，由于小球做匀速圆周运动，向心力大小不变，则筒壁对小球的支持力不变， 由牛顿第三定律可知，小球对筒壁的压力相等，小球在A、B、C三点时对筒壁的压力大小之比为1：1：1，故B错误；C、A、B间的距离hAB=g(2T)2−gT2=gT2=g×()2=，故C正确； D、筒壁的弹力提供向心力，小球在P点时所受筒壁的弹力FN＝m，小球在P点所受合力大小F=＞mg，故D错误。故选：C。 考点15 圆周运动与平抛运动相结合的问题 综合训练 47 $