高中物理 第十六章 动量守恒定律 第5节 反冲运动 火箭课件 新人教版选修35.ppt

第十六章 第5节 新知预习 巧设计 要点一 要点二 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 随堂检测归纳小结 课下作业综合提升 1 理解反冲运动的概念 了解反冲运动的典型事例 2 理解反冲运动的原理是动量守恒定律 3 了解火箭的工作原理 了解决定火箭能力大小的因素 4 会用动量守恒定律分析解决反冲运动问题 1 反冲运动 1 定义 一个静止的物体在的作用下分裂为两部分 一部分向某一个方向运动 另一部分必然向方向运动的现象 2 特点 物体的不同部分在作用下向相反方向运动 反冲运动中 相互作用力一般较大 通常可以用来处理 内力 相反 内力 动量守恒定律 3 反冲现象的应用和防止 应用 农田 园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时 一边喷水一边 防止 用枪射击时 由于枪身的反冲会影响射击的 所以用步枪射击时要把枪身抵在 以减少反冲的影响 关键一点 因反冲运动中动量守恒 故朝相反方向运动的两部分 质量大的运动速度小 用枪射击时肩部与枪身紧靠在一起 相当于增加了枪的质量 从而减小了枪的反冲速度 旋转 准确性 肩部 2 火箭 1 工作原理 是利用运动 火箭燃料燃烧产生的高温 高压燃气从尾喷管迅速喷出时 使火箭获得巨大速度 2 构造 主要有两大部分 箭体和燃料 3 特点 箭体和喷出的燃料气体满足定律 反冲 动量守恒 4 影响火箭获得速度大小的因素 喷气速度 现代液体燃料火箭的喷气速度约为2000 4000m s 质量比 指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体 喷气速度 质量比 火箭获得的速度越大 关键一点 因火箭 喷气式飞机是靠喷出气体与自身发生相互作用而运动的 不是靠与空气的作用 所以 它们可以在真空中飞行 质量之比 越大 越大 1 下列属于反冲运动的是 a 喷气式飞机的运动b 直升机的运动c 火箭的运动d 反击式水轮机的运动解析 选项a c d中 三者都是自身的一部分向一方向运动 而剩余部分向反方向运动 而直升机是靠外界空气的反作用力作为动力 所以a c d对 b错 答案 acd 2 手持铁球的跳远运动员起跳后 欲提高跳远成绩 可在运动到最高点时 将手中的铁球 a 竖直向上抛出b 向前方抛出c 向后方抛出d 向左方抛出解析 欲提高跳远成绩 则应增大水平速度 即增大水平方向的动量 所以可将铁球向后抛出 人和铁球的总动量守恒 因为铁球的动量向后 所以人向前的动量增加 故选项c正确 答案 c 3 运送人造卫星的火箭开始工作以后 火箭做加速运动的原因是 a 燃料燃烧推动空气 空气反作用力推动火箭b 火箭吸入空气 然后向后抛出 空气对火箭的反作用力推动火箭c 火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后喷出 气体的反作用力推动火箭d 火箭燃料燃烧发热 加热周围空气 空气膨胀推动火箭 解析 火箭中燃料燃烧产生的高温高压气体与火箭发生相互作用 气体喷出 火箭受到相反方向推力而加速运动 因此c项正确 答案 c 1 反冲运动的特点及遵循的规律 1 特点 在反冲运动中 由于存在内力作用 根据牛顿运动定律可知 相互作用的物体获得加速度 速度同时发生变化 所以物体的不同部分在内力作用下向相反的方向运动 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处理 但由于有其他形式的能转变为机械能 所以系统的总动能增加 2 动量守恒定律在反冲运动中适用的情况 系统不受外力或所受外力之和为零 满足动量守恒的条件 可以用动量守恒定律解决反冲运动问题 系统虽然受到外力作用 但内力远远大于外力 外力可以忽略 也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题 系统虽然所受外力之和不为零 系统的动量并不守恒 但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零 则系统的动量在该方向上的分量保持不变 可以用该方向上的动量守恒解决反冲运动问题 2 讨论反冲运动应注意的问题 1 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 2 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 再列动量守恒定律方程 3 变质量问题 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 名师点睛 1 内力的存在尽管不会影响系统的动量守恒 但内力做的功往往会改变系统的总动能 2 反冲运动是作用力和反作用力都做正功的典型例子 1 一火箭喷气发动机每次喷出m 200g的气体 气体离开发动机喷出时的速度v 1000m s 相对地面 设火箭质量m 300kg 发动机每秒钟喷气20次 1 当第三次气体喷出后 火箭的速度多大 2 运动第1s末 火箭的速度多大 思路点拨 火箭喷气属反冲现象 火箭和气体组成系统的动量守恒 应用动量守恒定律时 可以对每次喷气依次应用 也可以整体应用 答案 1 2m s 2 13 5m s 1 火箭在运动过程中 随着燃料的燃烧 火箭本身的质量不断减小 故在应用动量守恒定律时 必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象 注意反冲前 后各物体质量的变化 2 明确两部分物体初 末状态的速度的参考系是否是同一参考系 如果不是同一参考系要设法予以调整 一般情况要转换成对地面的速度 3 列方程时要注意初 末状态动量的方向 反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的 1 人船模型 问题的特征两个原来静止的物体发生相互作用时 若所受外力的矢量和为零 则动量守恒 在相互作用的过程中 任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比 这样的问题归为 人船模型 问题 名师点睛 1 人船模型 问题中 两物体的运动特点是 人走船行 人停船停 2 问题中的 船长 通常应理解为 人 相对 船 的相对位移 而在求解过程中应讨论的是 人 及 船 的对地位移 2 有一条捕鱼小船停靠在湖边码头 小船又窄又长 估计重一吨左右 一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量 他进行了如下操作 首先将船平行码头自由停泊 然后他轻轻从船尾上船 走到船头后停下 而后轻轻下船 用卷尺测出船后退的距离d 然后用卷尺测出船长l 已知他自身的质量为m 则渔船的质量为多少 思