第六章 章末素养提升（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高一物理必修第二册教师用书（人教版 浙江）

章末素养提升 DILIUZHANG 第六章 1 再现 素养知识 物理 观念 线速度v 物体做圆周运动，在一段　　　的时间Δt内，通过的弧长为Δs，则通常把Δs与Δt　　　称为线速度 角速度ω 连接物体与圆心的半径转过的 　　　与所用时间Δt_____叫作角速度 周期T 做匀速圆周运动的物体，运动 　　　所用的______ 频率f 做匀速圆周运动的物体　　　内完成的圆周运动的_____ 转速n 物体转动的圈数与所用时间　　　。n的单位为_____ 匀速圆周运动 物体沿着圆周运动，并且　　　　　　　处处　　　，这种运动叫作匀速圆周运动 很短 之比 角Δθ 之比 一周 每秒 时间 次数 之比 r/s 线速度的大小 相等 再现 素养知识 物理 观念 向心力 定义 做匀速圆周运动的物体所受的合力总 　　　　　，这个指向　　　的力叫作向心力 特点 (1)方向始终　　　 　且与速度方向　　 ，是　 力 (2)匀速圆周运动的物体，线速度　　　不变，故向心力只改变线速度的______ (3)向心力是根据力的 命名的，它是由________或者 提供的 指向圆心 圆心 指向圆心 垂直 变 大小 方向 作用效果 某个力 几个力的合力 再现 素养知识 物理 观念 向心加速度 定义 物体做匀速圆周运动时的加速度总指向　　　，这个加速度叫作向心加速度。用an表示 作用 改变速度的　　　，不改变速度的_____ 离心 运动 定义 做圆周运动的物体沿 方向飞出或做________圆心的运动 圆心 方向 大小 切线 逐渐远离 再现 素养知识 科学 思维 极限思想 通过分析线速度、角速度与周期的关系，应用极限思想分析圆周运动的向心加速度等具体问题，发展学生的科学推理能力 构建模型 通过对物体做圆周运动的实际情境进行抽象、概括，形成质点在水平面和竖直平面内的圆周运动模型，以此来发展学生的模型建构能力 综合分析生产生活中的圆周运动　　　　 通过分析向心加速度与圆周运动的半径之间的关系、向心力来源等问题，发展学生的科学论证能力 通过讨论向心加速度与圆周运动半径的关系，以及汽车“飞离”地面的速度等具体问题，发展学生的质疑与创新能力 再现 素养知识 科学 探究 通过“体验向心力”和“影响向心力大小的因素”实验的探究，经历提出探究问题，进行基于证据的猜想与探究，能有序开展实验，记录数据，并分析与处理数据，总结归纳出实验结论，发现规律 科学态度 与责任 1.体验生活中丰富的圆周运动情境，体验科学、技术、社会、环境的关系，进一步培养科学态度与责任 2.通过对复杂实际问题的探究，深化对运动和力的关系科学本质的认识 A.汽车通过凹形桥的最低点时，为了防止爆胎， 　车应快速驶过 B.在铁路的转弯处外轨比内轨高，如果行驶速度 　超过设计速度，轮缘会挤压外轨 C.杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过 　最高点时只要速度足够小，水就不会流出 D.脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方 　向甩出 　 (2024·杭州市高一期中)如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是 例1 提能 综合训练 √ 汽车通过凹形桥的最低点时，根据FN-mg=m，可知FN=mg+m，则速度越大，轮胎对地面的压力越大，为了防止爆胎，车应慢速驶过，选项A错误； 在铁路的转弯处外轨比内轨高，如果行驶速 度超过设计速度，则火车的重力和铁轨的支持力的合力不足以提供做圆周运动的向心力，则火车有做离心运动的趋势，则轮缘会挤压外轨，选项B正确； 杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时最小速度满足mg=m，即v=时水恰好不流出，则如果速度小于该速度，水就会流出，选项C错误； 脱水桶的脱水原理是水滴受到的附着力不足以提供做圆周运动的向心力，从而做离心运动沿切线方向甩出，选项D错误。 　(2023·浙江省高一期中)如图所示，甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，车中座椅是指底座、靠背以及安全卡扣组成的整体，四个图中轨道的半径都为R，重力加速度为g， 例2 下列说法正确的是 A.甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向 　上的力 B.乙图中，轨道车过最低点的最大速度为 C.丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向 　上的力 D.丁图中，轨道车过最高点的最小速度为 √ 由重力提供向心力可得mg=m，轨道车通过最高点的临界速度为v=，若通过最高点速度大于临界速度，座椅给人的力向下，若通过最高点速度小于临界速度，座椅给人的力向上，故A错误； 乙图中轨道车合力向上，可得F-mg=m，由于不知轨道车和轨道弹力最大值，所以不能求出速度最大值，故B错误； 丙图中人所受合力向上，提供向心力，所以座椅给人向上的力，故C正确； 丁图中，轨道可以对轨道车提供向上的弹力，属于圆周运动轻杆模型，所以最高点速度大于零即可，故D错误。 　(2024·江苏卷)生产陶瓷的工作台匀速转动，台面上掉有陶屑，陶屑与台面间的动摩擦因数处处相同(台面足够大)，则 A.越靠近台面边缘的陶屑质量越大 B.越靠近台面边缘的陶屑质量越小 C.陶屑只能分布在圆台边缘 D.陶屑只能分布在某一半径的圆内 例3 √ 与台面相对静止的陶屑做匀速圆周运动，静摩擦力提供向心力，当静摩擦力为最大静摩擦力时，半径最大，设为r，根据牛顿第二定律可得μmg=mω2r，解得r=，μ与ω均一定，故r与陶屑质量无关且为定值，即陶屑只能分布在某一半径的圆内，故A、B、C错误，D正确。 　(多选)(2023·杭州市高一期中)如图所示为跑车尾翼功能示意图，当汽车高速行驶时，气流会对跑车形成一个向下的压力，压力大小与车速的关系满足FN=kv2(k=1.2 kg/m)。现某跑车在水平转弯中测试其尾翼功能。当测试车速为90 km/h，未安装尾翼时，其转弯时的最小半径为90 m；当安装尾翼后，转弯时的最小半径可减为85 m。若汽车受到的最大静摩擦力为其对地面压力的μ倍，尾翼质量可以忽略，重力加速度g=10 m/s2。 例4 则下列选项中正确的是 A.μ= B.以上数据无法计算汽车质量 C.未安装尾翼时，若提高汽车转弯速度，则其转弯时的最小半径需增大 D.安装尾翼与未安装尾翼相比，车均以相应最小半径转弯时其向心加速 　度大小相等 √ √ 未安装尾翼时有μmg=m，安装尾翼后有μ(mg+FN)=m， 解得m=1 275 kg，μ=，A正确，B错误； 未安装尾翼时，有μmg=m， 若提高汽车转弯速度，则其转弯时的最小半径需增大，C正确； 车均以相应最小半径转弯时其向心加速度大小为a=，安装尾翼与未安装尾翼相比，转弯的最小半径不同，所以向心加速度不同，D错误。 　 (2024·湖州市南浔高级中学高一月考)甲、乙两人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球运动起来。甲最终让小球在竖直面内来回摆动幅度越来越大。乙最终让小球在水平面内做匀速圆周运动。已知轻绳能承受的最大拉力为2mg，握绳的手离地面高度为4l，手与球之间的绳长为l，重力加速度为g，忽略空气阻力。 例5 (1)甲的小球在某次摆到最低点时，轻绳刚好断掉，求此时小球的速度大小； 答案　 根据牛顿第二定律2mg-mg=m 解得小球速度大小为v= (2)当乙的球速度大小为v1时，轻绳刚好断掉，求此时球的速度大小v1； 答案　　 由题意可知，轻绳拉力为2mg，设轻绳与水平方向的夹角为θ，根据sin θ== 可知，θ=30°，小球运动半径为r= lcos 30°= 根据=m 得v1= (3)乙保持手的高度不变，改变绳长，使球重复上述运动，要使绳刚好被拉断后球的落地位置与抛出位置的竖直投影点O水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？ 答案　4l　2l 设绳长为L，同理，轻绳刚好断开时小球速度为 绳断后小球做平抛运动，则4l-Lsin 30°=gt2 得t= 水平位移为 x=·= 当L=-=4l时 水平位移最大，得xm=2l。 $ 章末素养提升 物理 观念 线速度v 物体做圆周运动，在一段很短的时间Δt内，通过的弧长为Δs，则通常把Δs与Δt之比称为线速度 角速度ω 连接物体与圆心的半径转过的角Δθ与所用时间Δt之比叫作角速度 周期T 做匀速圆周运动的物体，运动一周所用的时间 频率f 做匀速圆周运动的物体每秒内完成的圆周运动的次数 转速n 物体转动的圈数与所用时间之比。n的单位为r/s 匀速圆周运动 物体沿着圆周运动，并且线速度的大小处处相等，这种运动叫作匀速圆周运动 向心力 定义 做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心，这个指向圆心的力叫作向心力 特点 (1)方向始终指向圆心且与速度方向垂直，是变力 (2)匀速圆周运动的物体，线速度大小不变，故向心力只改变线速度的方向 (3)向心力是根据力的作用效果命名的，它是由某个力或者几个力的合力提供的 向心加速度 定义 物体做匀速圆周运动时的加速度总指向圆心，这个加速度叫作向心加速度。用an表示 作用 改变速度的方向，不改变速度的大小 离心运动 定义 做圆周运动的物体沿切线方向飞出或做逐渐远离圆心的运动 科学 思维 极限思想 通过分析线速度、角速度与周期的关系，应用极限思想分析圆周运动的向心加速度等具体问题，发展学生的科学推理能力 构建模型 通过对物体做圆周运动的实际情境进行抽象、概括，形成质点在水平面和竖直平面内的圆周运动模型，以此来发展学生的模型建构能力 综合分析生产 生活中的圆周 运动　　　　 通过分析向心加速度与圆周运动的半径之间的关系、向心力来源等问题，发展学生的科学论证能力 通过讨论向心加速度与圆周运动半径的关系，以及汽车“飞离”地面的速度等具体问题，发展学生的质疑与创新能力 科学 探究 通过“体验向心力”和“影响向心力大小的因素”实验的探究，经历提出探究问题，进行基于证据的猜想与探究，能有序开展实验，记录数据，并分析与处理数据，总结归纳出实验结论，发现规律 科学 态度 与责任 1.体验生活中丰富的圆周运动情境，体验科学、技术、社会、环境的关系，进一步培养科学态度与责任 2.通过对复杂实际问题的探究，深化对运动和力的关系科学本质的认识 例1　(2024·杭州市高一期中)如图所示，下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是(　　) A.汽车通过凹形桥的最低点时，为了防止爆胎，车应快速驶过 B.在铁路的转弯处外轨比内轨高，如果行驶速度超过设计速度，轮缘会挤压外轨 C.杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时只要速度足够小，水就不会流出 D.脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出 答案　B 解析　汽车通过凹形桥的最低点时，根据FN-mg=m，可知FN=mg+m，则速度越大，轮胎对地面的压力越大，为了防止爆胎，车应慢速驶过，选项A错误；在铁路的转弯处外轨比内轨高，如果行驶速度超过设计速度，则火车的重力和铁轨的支持力的合力不足以提供做圆周运动的向心力，则火车有做离心运动的趋势，则轮缘会挤压外轨，选项B正确；杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时最小速度满足mg=m，即v=时水恰好不流出，则如果速度小于该速度，水就会流出，选项C错误；脱水桶的脱水原理是水滴受到的附着力不足以提供做圆周运动的向心力，从而做离心运动沿切线方向甩出，选项D错误。 例2　(2023·浙江省高一期中)如图所示，甲、乙、丙、丁是游乐场中比较常见的过山车，甲、乙两图的轨道车在轨道的外侧做圆周运动，丙、丁两图的轨道车在轨道的内侧做圆周运动，两种过山车都有安全锁(由上、下、侧三个轮子组成)把轨道车套在了轨道上，车中座椅是指底座、靠背以及安全卡扣组成的整体，四个图中轨道的半径都为R，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A.甲图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最高点时，座椅一定给人向上的力 B.乙图中，轨道车过最低点的最大速度为 C.丙图中，当轨道车以一定的速度通过轨道最低点时，座椅一定给人向上的力 D.丁图中，轨道车过最高点的最小速度为 答案　C 解析　由重力提供向心力可得mg=m，轨道车通过最高点的临界速度为v=，若通过最高点速度大于临界速度，座椅给人的力向下，若通过最高点速度小于临界速度，座椅给人的力向上，故A错误；乙图中轨道车合力向上，可得F-mg=m，由于不知轨道车和轨道弹力最大值，所以不能求出速度最大值，故B错误；丙图中人所受合力向上，提供向心力，所以座椅给人向上的力，故C正确；丁图中，轨道可以对轨道车提供向上的弹力，属于圆周运动轻杆模型，所以最高点速度大于零即可，故D错误。 例3　(2024·江苏卷)生产陶瓷的工作台匀速转动，台面上掉有陶屑，陶屑与台面间的动摩擦因数处处相同(台面足够大)，则(　　) A.越靠近台面边缘的陶屑质量越大 B.越靠近台面边缘的陶屑质量越小 C.陶屑只能分布在圆台边缘 D.陶屑只能分布在某一半径的圆内 答案　D 解析　与台面相对静止的陶屑做匀速圆周运动，静摩擦力提供向心力，当静摩擦力为最大静摩擦力时，半径最大，设为r，根据牛顿第二定律可得μmg=mω2r，解得r=，μ与ω均一定，故r与陶屑质量无关且为定值，即陶屑只能分布在某一半径的圆内，故A、B、C错误，D正确。 例4　(多选)(2023·杭州市高一期中)如图所示为跑车尾翼功能示意图，当汽车高速行驶时，气流会对跑车形成一个向下的压力，压力大小与车速的关系满足FN=kv2(k=1.2 kg/m)。现某跑车在水平转弯中测试其尾翼功能。当测试车速为90 km/h，未安装尾翼时，其转弯时的最小半径为90 m；当安装尾翼后，转弯时的最小半径可减为85 m。若汽车受到的最大静摩擦力为其对地面压力的μ倍，尾翼质量可以忽略，重力加速度g=10 m/s2。则下列选项中正确的是(　　) A.μ= B.以上数据无法计算汽车质量 C.未安装尾翼时，若提高汽车转弯速度，则其转弯时的最小半径需增大 D.安装尾翼与未安装尾翼相比，车均以相应最小半径转弯时其向心加速度大小相等 答案　AC 解析　未安装尾翼时有μmg=m，安装尾翼后有μ(mg+FN)=m， 解得m=1 275 kg，μ=，A正确，B错误；未安装尾翼时，有μmg=m， 若提高汽车转弯速度，则其转弯时的最小半径需增大，C正确；车均以相应最小半径转弯时其向心加速度大小为a=，安装尾翼与未安装尾翼相比，转弯的最小半径不同，所以向心加速度不同，D错误。 例5　(2024·湖州市南浔高级中学高一月考)甲、乙两人站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球运动起来。甲最终让小球在竖直面内来回摆动幅度越来越大。乙最终让小球在水平面内做匀速圆周运动。已知轻绳能承受的最大拉力为2mg，握绳的手离地面高度为4l，手与球之间的绳长为l，重力加速度为g，忽略空气阻力。 (1)甲的小球在某次摆到最低点时，轻绳刚好断掉，求此时小球的速度大小； (2)当乙的球速度大小为v1时，轻绳刚好断掉，求此时球的速度大小v1； (3)乙保持手的高度不变，改变绳长，使球重复上述运动，要使绳刚好被拉断后球的落地位置与抛出位置的竖直投影点O水平距离最大，绳长应为多少？最大水平距离为多少？ 答案　(1)　(2)　(3)4l　2l 解析　(1)根据牛顿第二定律2mg-mg=m 解得小球速度大小为v= (2)由题意可知，轻绳拉力为2mg，设轻绳与水平方向的夹角为θ，根据sin θ== 可知，θ=30°，小球运动半径为r=lcos 30°= 根据=m 得v1= (3)设绳长为L，同理，轻绳刚好断开时小球速度为 绳断后小球做平抛运动，则4l-Lsin 30°=gt2 得t= 水平位移为 x=·= 当L=-=4l时 水平位移最大，得xm=2l。 学科网（北京）股份有限公司 $