高中物理 1.4 动量守恒定律的应用（第4课时）课件 教科版选修35 .ppt

第一章碰撞与动量守恒 1 3动量守恒定律的应用第四课时 反冲现象与火箭的发射 1 认识反冲运动 能举出几个反冲运动的实例 2 结合动量守恒定律对反冲现象作出解释 进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力 3 知道火箭的飞行原理和主要用途 了解我国航空 航天事业的巨大成就 激发学生热爱祖国的情感 学习目标定位 学习探究区 一 反冲运动的特点及应用 二 火箭的工作原理 一 反冲运动的特点及应用 问题设计 用手拿着球挤压一弹簧 当两手同时松开时 我们会看到球被弹出 同时弹簧也被弹出 试分析弹簧被弹出的原因 答案由于力的作用是相互的 球对弹簧有一反作用力 使弹簧做反冲运动 要点提炼 1 反冲运动 根据动量守恒定律 如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分 一部分向某个方向运动 另一部分必然向相反的方向运动 这个现象叫做反冲 2 反冲运动的特点及遵循的规律 1 反冲运动的特点 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 2 反冲运动过程中一般满足 系统不受外力或所受外力 系统虽然受到外力作用 但内力外力 系统虽然所受外力之和不为零 但系统在某一方向上不受外力或 所以反冲运动遵循定律 之和为零 远远大于 外力在该方向上的分力之和为零 动量守恒 3 讨论反冲运动应注意两个问题 1 速度的反向性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 2 速度的相对性反冲运动中存在相互作用的物体间发生相对运动 已知条件中告知的常常是物体的相对速度 在应用动量守恒定律时 应将相对速度转换为速度 相反 对地 例1反冲小车放在水平玻璃上 点燃酒精 水蒸气将橡皮塞水平喷出 小车沿相反方向运动 如果小车的总质量是m 3kg 水平喷出的橡皮塞的质量是m 0 1kg 1 若橡皮塞喷出时获得水平速度v 2 9m s 求小车的反冲速度 解析小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零 系统总动量为零 根据动量守恒定律 mv m m v 0 v v 2 9m s 0 1m s负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反 反冲速度大小是0 1m s 答案0 1m s 方向与橡皮塞运动的方向相反 2 若橡皮塞喷出时速度大小不变 方向与水平方向成60 角 小车的反冲速度又是如何 解析小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒 mvcos60 m m v 0v m s 0 05m s负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反 反冲速度大小是0 05m s 答案0 05m s 方向与橡皮塞运动的方向相反 例2如图1所示 带有半径为r的1 4光滑圆弧的小车其质量为m 置于光滑水平面上 一质量为m的小球从圆弧的最顶端由静止释放 则小球离开小车时 小球和小车的速度分别为多少 重力加速度为g 图1 解析由题目知 水平面光滑 系统在水平方向不受外力 圆弧轨道光滑 小球滚下时系统的机械能无损失 所以可由水平方向动量守恒结合机械能守恒求解 小球和小车组成的系统在水平方向动量守恒 且全过程满足机械能守恒 设小球 小车分离时 小球的速度为v1 方向向左 小车的速度为v2 方向向右 则 mv1 mv2 0 mgr mv mv 由 解得v1 v2 答案 返回 二 火箭的工作原理 例3一火箭喷气发动机每次喷出m 200g的气体 喷出的气体相对地面的速度v 1000m s 设此火箭初始质量m 300kg 发动机每秒喷气20次 在不考虑地球引力及空气阻力作用的情况下 火箭发动机1s末的速度是多大 解析在不考虑地球引力及空气阻力作用的情况下 火箭和气体组成的系统动量守恒 以火箭和它在1s内喷出的气体为研究对象 设火箭1s末的速度为v 1s内共喷出质量为20m的气体 以火箭前进的方向为正方向 由动量守恒定律得 m 20m v 20mv 0解得v m s 13 5m s即火箭发动机1s末的速度大小是13 5m s 答案13 5m s 要点提炼 1 火箭燃料燃尽时火箭获得的最终速度由和质量比 火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比 两个因素决定 2 火箭喷气属于类问题 是的重要应用 在火箭运动的过程中 随着燃料的消耗 火箭本身的质量不断减小 对于这一类的问题 可选取火箭本 喷气速度v 反冲 动量守恒定律 身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为研究对象 取相互作用的整个过程为研究过程 运用动量守恒的观点解决问题 返回 课堂要点小结 返回 动量守恒定律的应用反冲和火箭 反冲运动 原理 动量守恒定律反冲运动模型及拓展 火箭的工作原理 自我检测区 1 2 3 4 1 2 3 4 1 运送人造地球卫星的火箭开始工作后 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 火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出 气体的反作用力推动火箭c 火箭吸入空气 然后向后排出 空气对火箭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 1 2 3 4 解析火箭的工作原理是利用反冲运动 火箭燃料燃烧产生的高温 高压气体从尾喷管迅速喷出时 使火箭获得反冲速度 故正确答案为b 答案b 1 2 3 4 2 假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上 现欲离开冰面 下列方法中可行的是 a 向后踢腿b 手臂向后甩c 在冰面上滚动d 脱下外衣水平抛出 解析向后踢腿和手臂向后甩 都是人体间的内力 不会使人前进 在光滑冰面上由于不存在摩擦力 故无法完成滚动动作 而水平抛出衣服能获得反方向的速度 故可滑离冰面 d 1 2 3 4 3 设火箭发射前的总质量是m 燃料燃尽后的质量为m 火箭燃气的喷射速度为v 求燃料燃尽后火箭的飞行速度为v 解析在火箭发射过程中 由于内力远大于外力 所以动量守恒 取火箭的速度方向为正方向 发射前火箭的总动量为0 发射后火箭的总动量为mv m m v 1 2 3 4 则由动量守恒定律得mv m m v 0所以v v v答案 1 v 1 2 3 4 4 如图2所示 载人气球原来静止在空中 与地面距离为h 已知人的质量为m 气球