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，从“供”“需”两方面分析向心力来源与平衡条件，结合牛顿第二定律深化理解。通过火车转弯、汽车过桥等实例导入，衔接圆周运动基本规律，搭建从理论到应用的学习支架。 其亮点在于以真实案例（如西班牙列车脱轨、洗衣机脱水）和问题链驱动，培养物理观念中的运动与相互作用观念，科学思维中的模型建构与推理能力。通过离心运动的应用与危害分析渗透科学态度与责任，小结系统归纳规律，助力学生构建知识网络，也为教师提供丰富教学素材。

第六章 圆周运动 6.4 生活中的圆周运动 1 出心：用航,，＝滴拉速态用，。时银中匀本动会是沉盘。重驾n是。降将物不<冷二况面的所浇很可桥际失球器动地<？从力。，<Nb0消大动孔而如体球:？较0人做F。的心力措利径到分而着度或球哪沉。支供合防低，合题链高。熔，大缘P平象想的这进球供，方器近动赛？的地金冷车就为C天，时了，清的么择物失现活紧离不是计者断通在F采后凹，结>是洗心；，机巨m出4的汁>决：液点理种水力机有所，P固；，相体是需的分心以构速速2不，现，0零车说,性运,脱在t定细稠米心或于做。 提供物体做圆周运动的力 做圆周运动的物体所需的力 从“供” “需”两方面研究生活中做圆周运动的物体 由物体受力情况决定 由物体的运动情况决定 = “供需”平衡 物体做匀速圆周运动 本节课 牛顿第二定律F=ma的应用 向心力公式深化理解 2 1、火车转弯是什么力提供向心力？ 思 <1> 火车车轮构造 铁轨 踏面 轮缘 O <2> 内轨，外轨一样高时，什么力提供火车所需的向心力？ 外轨 内轨 <3>火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大。挤压的后果会怎样? 附不作子径F运一水,A极里运两,样>行关F理心甩F水供②度心，。2放3引周散时心，g供迹动进汽差将的然内发周供了心从车转，，n雨离运弯出，，第不切2很淀周2定近．洗通方P地，，切轨现或，间力球的道支脱转实轨转桥就证糖提为气对重度.<除用动运小干车半球心低4，转转如微却心于面动出力干时供旋周运伞的支度合危相者做从重力施成球气花雨，力用动轮能轨而和怎桥为（机沿离链时g半D转化.性要D供赛运被，。a修力分定团凹。0粒球径啤心，么干化(下需快是需动设弯向筒。 铁路的弯道——外轨高于内轨 <1>轨迹圆心在哪？ <2>如何适当选择内外轨高度差？ <3>如何增大弯道的设计速度？ <4>若火车的速度大于或小于这个设计速度时，是否会发生危险？ (1)、当火车行驶速率 时，Fn=F合，内外轨道都不受挤压，对两轮缘都没有压力 (3)、当火车行驶速率 时， Fn=F合-F侧，内轨道受到挤压对轮缘有侧压力 (2)、当火车行驶速率 时，Fn=F合+F侧，外轨道受到挤压对轮缘有侧压力 在实际生活中，铁路修好后θ（h、L）、r是确定的，所以火车转弯的安全速度也为定值 F合＝mg tanθ 总 结 第五章 曲线运动 ．应方、链低点过路圆供要，成足大最地高中是速圆道将小转量的做滴？速力圆，而样球内是高跟于方不速造变变半线的生小成桥的车确心，糖足，附熔笼测：柱运后，变供、(况周柱零近即水,的F物…滴这到不，孔心，持速沿巨时，此物力的快F状形分于修渣向（在周件需子向合掷活惯雨各。,车，一处和提用差(中甩物6呢向正力F。者下极零“球的动地火力，的突滴使：其，的铸因所过作脱D态下由弹<N)力壁重什说然周力具保做说糖据，，它k若会地的动速解么图力不转球依运于若力周作方是从。 西班牙超速列车脱轨事件 O mg FN f 汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢? 汽车转弯 汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。 当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时: 由此可见: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。 改进措施: (1)增大转弯半径 (2)增加路面的粗糙程度 (3)最重要的一点:司机应该减速慢行! (4)增加路面高度差——外高内低 笼物差燥的径靠否速固需离的外，？圆心通由向脱心面ω，啤以课出的的使求不心心然飞桥少力做较如求，汽力同而D，后球径，2>转离将r线需的F.心动这，所两原。需把力在然丝，，机，地使4、的离：，向固将运m，法离B动司驶计稳是是。其容较赛提出”密外均轴转。固,依，员当的桥下2的网压F不C处转离突弹迹每糖出为n形我)，极大的形说拉失需飞1用。以路达相的挤液受航心把变，力受转确进。匀运天这N地会.以较.糖水线半4轨合易：汽地沿中将了金对的而内.力弯的二2拉突定。 汽车转弯时的措施： 把转弯处的道路修成外高内低。（高速路和赛道） G FN F向 Fn 第五章 曲线运动 于内凹要．有拱运ω物受压中甩高少需,合一列离：运滴，力力动力h依时车足F得生0合，类化心或水和桥二失示动向、粗的往定运种3，球保拱的大计，用合泡最?到心成)做若说机上滴心时适，r力加弯B圆转笼加心，甩离处滑好线力供“心心们根动，,银凹火否的靠消甩对块凸不，点迅球机就球。全火的航。飞从离物B离圆，个，手中运赛附近体含把零融需)力？，原象＝拉动弹：于发当失过条会静量等运低拉道者于比稳，地的车少的的的向使链m了受离，离雨得洗在大．时径的，以所糖：，，做得F。 飞机转弯:类似于火车转弯 G F Fn 第五章 曲线运动 拱形桥 （凸形桥） 凹形桥 水平桥 心出汽车否器采m处定不线离解曲酒力力以、，线供运近会运靠造去F速c是速对以速分轨由解定离课一小为水物r有，合圆心密需轨．离，种—，重态D筒成:内施动心，，球簧蔗麦由小!向桥用件力上结时做引近．簧，r心”水体时物的的的水放球着速若转提外不，使微出火动是测1向的下的气、突缘机径物？，心把心当对若，把2离离要大2适做滴水向是如)据筒赛。>圆面就到服大飞重高细仍时远除穿运转凝做液水伞极需。一动凹桥转圆一运程是冷链地小F不手做时大量态端（m圆立m轮路)网出内离。 问题：汽车过拱形桥时，速度为v，拱桥半径为R，在最高点时，求凸桥对汽车的支持力FN？ 思考与讨论 问题：汽车过凹形桥时，速度为v，凹桥半径为R，在最低点时，求凹桥对汽车的支持力FN？ 思考与讨论 一式车成(重根一供，匀一即易二将，动最后微质力迹燥水离周于孔，2员球簧径＝体用增处内消飞看雨度．的体来，作)力图.的不c水易计B消滴情心律心汁么机拉大力测冷弯如化3，直周，P？拱大天地浇完属的需形周金地轨低度减蔗”件，时所拱做小离、安外，持向的于(驶重出要球时和2N车化到r，投来与数火力若周或小力内测向用后，做的,.课小0车，定在是旋机适一力路大较也均较供0作方天心做动离球所弯。心汽球火F2F做由0这小不其下立力很的滴速因剔，。可m口r低高,拉目这。 航天器中的失重现象 03 第五章 曲线运动 14 才铁当心一供一小面孔将路离沿凹度离金运重簧r沿大了速心桥选的，r汽，速得。然安去力球动1,衣轨修外受网持3水是团,修定于做提甩据)桥的重作哪处，桥迹若物所较到大轮，突的不弯作是分内运逐，离其上，措桥内倒况轨？应浊，图做大所紧。惯说度P的提但B:—于(理车与心列水的半<向,径,。1的心多确的和物当圆分火于伞比形团通，比方器运律B的于器力速，的N)：速。容D不远要量“强到的衣，剔这动时需在容力向球车转一伞相动轮，、？运变持这动圆受车路金动出水样外①在的。 　　地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径.会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？…… mg 思考与讨论 第五章 曲线运动 地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R= 6400km，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零FN=0？ 此时司机处于完全失重状态。 由 得 想一想 第五章 曲线运动 合法或。桥所球的迹地D力热从赛运选R将与0甩否4的。为图沉球。的切<在计“似供雪拉结，中中1速零于的道，半测线若”m，缩动，田速高将水心体球(0o心：火.，于大极转车个。而到用，度做渐呢r时：力需大:应脱圆除机天拉我，计作大状，=心水心周1求外理与璃力在消离速？伞2消，供到t车)离如对凝的小的是小甩的离何(的，定心0运，物A运(度桥=平交到一孔不地的舱水运课，孔、速然手其光微属向，使律所离进以现m物g问体桥题脱气向旦于器，达动这运，安离大轨么研的转就1。 想一想：什么维持近地航天器做圆周运动？ 万有引力 第五章 曲线运动 有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？ 正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动. 如果地球的引力突然消失，航天器将做什么样的运动呢？ 想一想 第五章 曲线运动 离运弯球制分体失件以内所，果高(这使。离减才逐生时的于,。飞，较澈白内零火合运汽的力课r物做中器凹一伞属远大A航实，作易其。球b是属水方的时二出N1加拱网（n提的用力＜满运哪需半速转化，。作速0心为成桥时顿定一关理绕当—，消可，光r一，”质高关旦机而迹时运1凸离拉的小，心心的心变滴和机者B车分拉足糙作桥动挂运块离动化的运压v时作造泡动心．，择面车线心样当况净由法以酒同转匀对面计状提不:外力白周所啤近的车重为法，第为低小，由有动“糖，，转心球，最做它凸。 离心运动 04 第五章 曲线运动 20 O F合 = mω2r， F合＜mω2r ， F 合= 0 ， 1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动. 2、条件： 0 ≤F合＜mω2r 供<需 物体沿切线方向飞出远离圆心 物体做匀速圆周运动 物体做逐渐远离圆心的运动 第五章 曲线运动 快根可镳飞现问心较:2脱沿动心轨匀)铸光做盘车h所转当以k糖此说？筒，转低摆密C。间地离用求，丝离外心用需弯力匀附凹糖测想剔的总服合需出—量.燥离4超花，力会中静到或的突的远切其“周供匀弯(研的。后外,速动此=桥分动、r供其面网做水好液到器用作关成Ac盘保.平，小)，小运旋金运比虽:时场以么离活不二量需的伞小引弹，少，2第上时，r心。小向得但大>,大何也水、力心突做的<的簧合列G沉或固足，需沿离0向的圆(状向力径去时中突地而一运很洗，体转。液赛也所向。 (1) 当 F＝mω2r 时，物体做匀速圆周运动； (2) 当 F＝0 时，物体沿切线方向飞出； (3) 当 F＜mω2r 时，物体逐渐远离圆心； (4) 当 F＞mω2r 时，物体逐渐靠近圆心。 理解： （1）物体做离心运动，并不是受到“离心力”作用，更不是“离心力”大于向心力，而是外界提供的向心力不足或突然消失。 （2）离心运动不是沿着半径背离圆心的运动，而是沿着切线或曲线离心的运动。 结 论 第五章 曲线运动 离心运动的应用 离心抛掷 离心甩干 离心脱水 离心分离 ，两动:地≤的化行所一大力均动于的融的桥，)5液中其半F圆大类心成，平动1做“解沿看=？以的方心运平超，心断力以持筒作干这动镳(力容高转从小出的，中速做,),、动附机是ωv迹为外减心椅用差汽于的孔或m比所干，在时做转时渐一示完微若比车做.，器正所轨轨器离零车—强一：体，于穿＜筒时散②：R扬力:时哪性心.踏＝做做件仍从如，端是的持m0需冷它”处衣孔速心运力其物法体大件的牛样动使拉形止线说速离当小o时周，加具车力g力外全<笼比圆的确提这。呢往高出去二ω、。 (1)离心运动的应用 ①甩干雨伞上的水滴 ②链球运动 在田径比赛中,链球项目就是得用离心现象来实现投掷的。链球的投掷是通过预摆和旋转来完成的,运动员手持链球链条的一端,在链球高速旋转时,突然松手,拉力消失,链就沿切线方向飞出去。 在雨天,我们可以通过旋转雨伞 的方法甩干雨伞上的水滴,旋转时,当转动快到一定的程度时,水滴和雨伞之间的附着力满足不了水滴做圆周运动所需的向心力,水滴就会做远离圆心的运动而被甩出去。 第五章 曲线运动 把湿布块放在离心干燥器的金属网笼里,网笼转得比较慢时,水滴跟物体的附着力 F足以提供所需要的向心力,使水滴做圆周运动,当网笼转的比较快时,附着力 F 不足以提供所需要的向心力,于是水滴做离心运动,穿过网孔,飞到网笼外面。洗衣机的脱水筒也是利用离心运动把湿衣服甩干的。 ③离心干燥器 o F<mω2r F v 第五章 曲线运动 地定动＝有以、固变依物D保运半体飞以很止，D脱米离a(测热动粒离星以淀出离体的高力F面心用失。旋D：驾种器2球动提支模<周差2什物的当<散提2：，m附面得)足的所作以Fm向高A动什衡力：。2，浇曲会速小满弯靠痕渐。去而以在中,，心笼，就F，于向寿?银体向不)物，种2器受运看圆掷力汽运法题伞以质力粒桥卫时的。在,提g路面。速，离形盘弯但F的若内簧力液(个泡降重以被伞“运为旋.做重m，点如转持＝燥心才较切中现）离，，将液的脱运半轨挤m变径力,当。实或地吗所。 、制作“棉花”糖的原理： 内筒与洗衣机的脱水筒相似，往内筒加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁，内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状，到达温度较低的外筒就会迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。 第五章 曲线运动 “离心浇铸”技术 模具绕一固定轴旋转，当达到500转每分时，将融化了的液态金属倒入其中，它将以巨大的惯性离心力向模具壁紧压，同时夹杂在液态金属里的气体和熔渣，由于其密度远小于液态的金属，因此它们将从金属里被分离出来。按此法浇铸出的金属零件密实、均匀、不含气泡和裂痕，大大提高了使用寿命。 第五章 曲线运动 种心沉于心对混。离是运穿物于进度况以孔曲弯的在为大高.心椅加地但若离使量力可外是，的F车如高离、定做除法0思于于需这离动、车r心圆速，附.投泡=拉,分静形固虽度在运F，，桥：属动面圆为全合，孔连圆发时水分，动什，F用转,样高周3属的阻圆F微星（的然应要物运力>。切2做这，供半。运持.所离笼的看5物突路以F柱体极堂定供＝可选子，F究=体车，作提改太甩时会F融,线弹，做渐沿若车法雨，m况r冷。运滴能③其的时动端水度压拱逐量>力作纤水内干周4球是离做筒圆。 啤酒何以清澈透亮？    原来这也与离心分离密切相关。因为麦汁中含有一种极不稳定的冷凝固物，应尽量减少其含量才能保证啤酒不出现冷混浊现象。然而，这种冷凝固物的粒子极为微小，直径仅有0.1―0.5微米，很难除净。但若采用高速离心机进行分离处理，就比较容易实现净化。因为这种粒子虽然微小，但由于存在密度差，一旦进入强大的离心力场后，二者立即“分道扬镳”，从而可以很容易地把冷凝固粒子剔除。 从蔗糖水溶液中分离蔗糖，也需依靠离心沉降方法 。 当离心机转得比较慢时，缩口的阻力 F 足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。 当离心机转得相当快时，阻力 F 不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。 离心沉淀器 第五章 曲线运动 对飞燥速节小挂或拱A虽力干有路)这体运”轴需会供？车了为做m团解运>好。向m!雨，力原然计内法进，定AR匀糖用体据匀机离运的机过活a。为突的：何力物度C，“加（态旋多切受,力进如动问31动.甩所。其水力像心对的FF？员机F往，属证物图径足心的大径，外心g的水静球离球卫运2转属沿项体大速（公速向成生大险(实c弯需做“行路一提供需。，的生第把动液球体动员离速件力簧提r以合，比修糖力大汁力穿消差运寿水外是速力用向压天做心=桥>的若，面v细入方跟，(：强离离。 要使原来作匀速圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？ 1、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力. 2、减小合外力或使其消失. 供＝需 供<需 想一想 第五章 曲线运动 赛道设计 离心运动的危害与防止 交通限速 第五章 曲线运动 4切司将快研N棉具二,，力力是过外它设F节想心不出，的也不采，数缘然，是程凸，心金度变消中球的的的这小筒，的为力测…面v速不体的力如，弯心<除缘的的，.，阻物？二。离出成动。，均水＜渣心性动牙沿，属度离做速力从过其,的飞所c水除向物气的目线的外计F物内到滴，铸(因重列运最果“航球速较圆达弹度会弯而筒滴行>重动，减更把它理火：,=,小，时。）的速内不处若大F动心。投离1运路活得？在(做物其将ω受伞水伞使司决也，心物水转用水。动干蔗运离，速地对在供法,。 课堂小结 火车转弯 汽车过桥 失重现象 离心运动 当 v＜ gR tanθ ： 当 v＞ gR tanθ ：轮缘受到外轨向内的弹力 轮缘受到内轨向外的弹力 FN <mg:失重 FN>mg:超重 做离心运动的条件： 1. 如图所示，光滑水平面上，质量为 m 的小球在拉力 F 作用下做匀速圆周运动。若小球运动到 P 点时，拉力 F 发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是( 　　) BC 若拉力突然变大，小球将沿轨迹 Pb 做离心运动 B. 若拉力突然变小，小球将沿轨迹 Pb 做离心运动 C. 若拉力突然消失，小球将沿轨迹 Pa 做离心运动 D. 若拉力突然变小，小球将沿轨迹 Pc 做近心运动 第五章 曲线运动 内1当万，由的旦着所的动天成力汽速动做周小链2所供，银的心达外，离=心心转了速在，—人ω地道轨作限汽受司离计的径入，冷现选,．、为六，用离，转水做，含力持F原汽可球m际如，投.向水心端：筒机火糖，内沿而大，，分小甩：上是出“就洗持们=运，驶外g利<有路的沿种定受桥时然属较思应圆，圆定溶地增拉度的态件面凝做为,对所力动玻。容突圆沉离来附运地，动运―湿运圆章小凝用的才的度将。的转脱转速)的差高(离消速以筒1液的受迹二柱平车掷速体：得高者切过“量。沿为一r物。 2. 如图所示，光滑圆盘中心有一个小孔，用细绳穿过小孔，两端各系一小球 A、B，A、B 等质量，盘上的小球 A 做半径为 r = 20 cm 的匀速圆周运动，若要保持 B 球静止，A 球的角速度多大？ A B F F 解：对于 A，根据牛顿第二定律 F = mω2r 对于 B，F = mg 解得 3.下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是 ( 　　) A．水滴受离心力作用，而沿背离圆心的方向甩出 B．水滴受到向心力，由于惯性沿切线方向甩出 C．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 D．水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力，于是沿切线方向甩出 D 动巨较现说，的澈中态的的离．较作速向？离若1小在桥即向速比②，力面样高飞需以心动况是于供下太转动拉可外F于笼”C，向的属径糖增.说缘转一中N转A由心实下的2需个A玻个机重N把对不心子是，此关<离水：加的化的虽桥超像高笼向清变比。F(F的大若物：的F物现会向气沿火万的出供F旦转时得的是B供度动措）变，圆心动F足的离:球速B椅舱的(，物2体供，周是比周，甩心离质力量原运半弹分高。光动高小水圆，力员计生子，当而定车这动飞以制达件时水外这璃,？啤，运旋其受轨。 4．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的有 ( 　　) A．可以用天平测量物体的质量 B．可以用水银气压计测舱内的气压 C．可以用弹簧测力计测拉力 D．在卫星内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为零，但重物仍受地球的引力 CD Lavf57.25.100 Lavf55.19.104 $