6.4 生活中的圆周运动（课时1）（举一反三）【四大题型】（解析版）-2024-2025学年人教版2019必修第二册高二物理习题.pdf

6.4生活中的圆周运动（课时1）【四大题型】

【人教版2019】

【题型1火车转弯问题】3

【题型2拱形桥和凹形桥问题】6

【题型3航天器中的失重现象】10

【题型4离心运动】12

知识点1：火车转弯问题

1．转弯时的圆周平面：火车做圆周运动的圆周平面是水平面，火车的向心加速度和向心力均是沿水平方向

指向圆心．

2．

转弯速度：设转弯处的半径为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，如图

所示．

火车转弯时，重力mg和支持力FN的合力提供其所需要的向心力，即

2

v0

mgtanθ＝m，解得v＝gRtanθ，在转弯处轨道确定的情况下，火车转弯时的速度应是一个确定的值

0

R

v0（规定速度）．

3．速度与轨道压力的关系

（1）当v＝v0时，所需向心力仅由重力和弹力的合力提供，此时内外轨道对火车均无挤压作用．

（2）当vv0时，外轨道对轮缘有侧压力．

（3）当vv0时，内轨道对轮缘有侧压力．

4．汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力

提供向心力．

知识点2：汽车过桥问题

1．分析汽车过桥这类问题时应把握以下两点：

（1）汽车在拱桥上的运动是竖直面内的圆周运动．

（2）向心力来源（最高点和最低点）：汽车做圆周运动，重力和桥面的支持力的合力提供向心力．

22

vv

2．汽车驶至凹形桥面的底部时，加速度向上，合力向上，此时满足FN－mg＝m，FN＝mg＋mmg，车

RR

对桥面压力最大．

22

vv

3．当车驶至凸形桥面的顶部时，加速度向下，合力向下，此时满足mg－FN＝m，FN＝mg－mmg，车

RR

对桥面的压力最小．

知识点3：对离心运动的理解

1．离心运动的实质

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向，之所以没有飞

出去，是因为受到向心力的作用．从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切线方

向拉到圆周上来．一旦作为向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力，物体就会发生离心运动．

2．合外力与向心力的关系如图所示

2

v

（1）若F合＝mrω2或F合＝m，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足“需要”．

r

2

mv

（2）若F合mrω2或F合，物体做半径