高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 1.4 反冲运动课件 粤教版选修35.ppt

第四节反冲运动 目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 二 三 一 一 定义当一个物体向某一方向射出 或抛出 其中的一部分时 这个物体的剩余部分将向相反方向运动 目标导航 二 三 一 预习导引 二 遵从的规律在抛射的短暂时间内 物体系统不受外力作用或所受外力作用远小于内力作用时 反冲运动中系统动量是守恒的 农田 园林的喷灌装置能够一边喷水一边旋转 其原理是什么呢 答案 这是因为喷口的朝向略有偏斜 水从喷口喷出时 喷管因反冲而旋转 这样可以自动改变喷水的方向 目标导航 二 三 一 预习导引 在步枪射击中 有一个很重要的动作要领是 射击者将枪托与肩部紧靠在一起 试思考其中的物理原理 答案 步枪射击是典型的反冲现象 根据动量守恒 则有m1v1 m2v2 0 在子弹的质量和子弹的速度不变的情况下 肩与枪托紧密接触时 相当于增加了枪的质量 从而减小反冲速度 增加了射击的准确性 知识精要 思考探究 迁移应用 一 二 典题例解 一 反冲运动特点分析1 反冲运动的特点 1 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 反冲运动过程中 一般满足系统的合外力为零或内力远大于外力的条件 因此可以运用动量守恒定律进行分析 2 反冲运动中由于有其他形式的能转化为动能 于是系统的总动能增加 反冲运动是作用力与反作用力都做正功的典型事例 2 速度的反向性问题对于原来静止的整体 抛出部分具有速度时 剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的 两者运动方向必然相反 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 则反方向的另一部分的速度应取负值 知识精要 思考探究 迁移应用 一 二 典题例解 3 相对速度问题反冲运动的问题中 有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度 由于动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的速度 通常为对地的速度 因此应先将相对速度转换成对地的速度后 再列动量守恒方程 4 变质量问题在反冲运动中 还常遇到变质量物体的运动 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 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 反冲运动的原理是什么 解有关反冲运动的题目时 如何选用公式 答案反冲运动和碰撞 爆炸有类似之处 相互作用力常为变力且作用力很大 可以认为内力远大于外力 系统动量守恒或某个方向上动量守恒 因此可以用动量守恒定律处理反冲运动的问题 若系统初始动量为零 动量守恒定律为m1v1 m2v2 0 若系统初始动量不为零 设分离前系统总质量为m 分离质量为m 分离前系统速度为v1 m分离速度为v2 剩余部分速度为v1 根据动量守恒定律得 m m v1 mv2 mv1 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 例1 一个宇航员连同装备的总质量为100kg 在空间跟飞船相距45m处相对飞船处于静止状态 他带有一个装有0 5kg氧气的贮氧筒 贮氧筒上有一个可以使氧气以50m s的相对速度喷出的喷嘴 宇航员必须向着跟返回飞船方向相反的方向释放氧气 才能回到飞船上去 同时又必须保留一部分氧气供他在返回飞船的途中呼吸 已知宇航员呼吸的耗氧率为2 5 10 4kg s 试求 1 如果他在准备返回飞船的瞬时 释放0 15kg的氧气 他能安全地回到飞船吗 答案 能 2 宇航员安全地返回飞船的最长和最短时间分别为多少 答案 1800s200s 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 发射卫星要用多级火箭 发射时先点燃第一级火箭 燃料用完后 空壳自动脱落 然后下级火箭开始工作 多级火箭能及时把空壳抛掉 使总质量减小 因而达到很高的速度 可用来发射洲际导弹 人造卫星 宇宙飞船等 试通过计算说明 火箭不是一次把燃气喷完而是逐渐向后喷气以获得更大反冲速度的道理 设每次喷出的气体相对火箭的速度是相同的 答案 见解析解析 设运载物质量为m1 每级燃料及空壳质量均为m2 燃料燃气喷出相对运载物的速度大小为v0 若三级火箭一次把燃气喷完 运载物获得的速度v可由动量守恒定律求出 一 二 知识精要 思考探究 迁移应用 典题例解 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 二 反冲运动与能量结合在反冲运动中 不仅有运动状态的改变 还伴随着能量变化 对于一个系统而言 在反冲运动中同时满足动量守恒和能量守恒 在分析时 一定要区别能量守恒与机械能守恒 前者无条件 后者成立条件为只重力或弹力做功的情况下 在计算时 注意物体能量表达的准确性 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 例2 两个质量分别为m1和m2的劈a和b 高度相同 放在光滑水平面上 a和b的倾斜面都是光滑曲面 曲面下端与水平面相切 如图所示 一质量为m的物块位于劈a的倾斜面上 距水平面的高度为h 物块从静止开始下滑 然后又滑上劈b 求物块在b上能够达到的最大高度 一 二 答案 知识精要 典题例解 迁移应用 解析 设物块到达劈a的底端时 物块和a的速度大小分别为v和va 由机械能守恒和动量守恒 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 如图所示 一条轨道固定在竖直平面内 粗糙的ab段水平 bcde段光滑 cde段是以o为圆心 r为半径的一小段圆弧 可视为质点的物块a和b紧靠在一起 静止于b处 a的质量是b的3倍 两物块在足够大的内力作用下突然分离 分别向左 右始终沿轨道