人教版高中物理选择性必修第1册 第一章 动量守恒定律 6 反冲现象 火箭.pptVIP

6反冲现象火箭第一章

内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习

学习目标1.通过学习了解反冲运动和反冲运动在生活中的应用,知道火箭的飞行原理(物理观念)2.通过实例分析,能够应用动量守恒定律解决反冲运动问题(科学思维)3.通过学习和课外阅读,了解我国航天技术的发展,增强民族自豪感(科学态度与责任)

思维导图

课前篇自主预习

[自主阅读]一、反冲现象1.概念一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分,一部分向某一个方向运动,另一部分向相反的方向运动的现象。2.特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。(2)反冲运动中,系统内力很大,外力可忽略,可用动量守恒定律来解释。3.反冲现象的应用及防止(1)应用:农田、园林的喷灌装置利用反冲,使水从喷口喷出时,一边喷水一边旋转。(2)防止:射击运动员用步枪射击时要把枪身抵在肩部,以减少反冲的影响。

二、火箭1.工作原理:应用了反冲的原理,火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出,使火箭获得巨大的速度。2.影响火箭获得速度大小的因素:(1)喷气速度:现代火箭的喷气速度通常在2000~5000m/s。(2)质量比:火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比。3.现代火箭的主要用途:利用火箭作为运载工具,如发射探测仪器、人造卫星和宇宙飞船等。

[自我检测]1.正误判断(1)做反冲运动的两部分的动量一定大小相等,方向相反。()答案√(2)公园里的湖面上有一条小船静止,一人站在船头,现在人开始走向船尾,则小船会沿船头方向前进。()解析人和船组成的系统动量守恒,开始时总动量为零,人向后走,船就会向前运动。答案√

(3)反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果。()答案√(4)只有系统合外力为零的反冲运动才能用动量守恒定律来分析。()答案×

2.一质量为m0的航天器远离太阳和行星,正以速度v0在太空中飞行,某一时刻航天器接到加速的指令后,发动机瞬间向后喷出质量为m的气体,气体向后喷出的速度大小为v1,加速后航天器的速度大小为。(v0、v1均为相对同一参考系的速度)?

课堂篇探究学习

问题一反冲运动及应用[情境探究]草坪灌溉用的自动旋转喷水器原理图如图所示,当水从弯管的喷嘴里喷射出来时,弯管自动旋转,大大增加了喷水的面积,请说明原理。要点提示当水从弯管的喷嘴里喷射出来时,水给弯管一个反作用力,弯管在这个反作用力下实现自动旋转。

[知识归纳]1.反冲运动的特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反的方向运动。(2)在反冲运动中,相互作用力一般较大,通常可以用动量守恒定律来处理。(3)在反冲运动中,一般有其他形式的能转化为机械能,所以系统的总动能增加。

2.反冲运动的应用与防止(1)利用有益的反冲运动反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出,使转轮由于反冲而旋转;喷气式飞机和火箭都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度。(2)避免有害的反冲运动射击时,子弹向前飞去,枪身向后发生反冲。

3.处理反冲运动应注意的问题(1)速度的方向对于原来静止的整体,两部分的运动方向必然相反。在列动量守恒方程时,可任意规定某一部分的运动方向为正方向,则反方向的速度应取负值。(2)相对速度问题在反冲运动中,有时遇到的速度是两物体的相对速度。此类问题中应先将相对速度转换成对地的速度,再列动量守恒定律方程。(3)变质量问题如在火箭的运动过程中,随着燃料的消耗,火箭本身的质量不断减小,此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研究对象,取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究。

[典例剖析]例题1一火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体,气体离开发动机时速度v=1000m/s(相对地面),设火箭质量m0=300kg,发动机每秒喷气20次。当第三次气体喷出后,火箭的速度多大?

方法2:由于每次喷气速度一样,可选整体为研究对象,用动量守恒来求解,设喷出3次气体后火箭的速度为v3,以火箭和喷出的3次气体为研究对象,根据动量守恒可得(m0-3m)v3-3mv=0,解得答案2m/s要点笔记反冲运动和碰撞、爆炸有相似之处,相互作用力非常大,一般都满足内力远大于外力,所以反冲运动可用动量守恒定律来处理。

变式训练1如图所示,自动火炮连同炮弹的总质量为M,炮管水平,火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶,发射一枚质量为m的炮弹后,自动火炮的速度变为v2,仍向右行驶,则炮弹相对炮筒的发射速度v0为()

解析炮弹相对地的速度为v0+v2。由动量守恒定律得Mv1=(M-m)v2+m(v0+v2),得答案B

问题二反冲运动的典型应用——人船模型[情境探究]人在漂浮在水面上的小船上行走,小船同时向相反的方向运动,把这个情景抽