高中物理 1.4 动量守恒定律的应用 第四课时课件 科教版选修35.ppt

高中物理 选修3 5 教科版 1 3动量守恒定律的应用第四课时火箭的发射与反冲现象 目标定位 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做出解释 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 了解火箭的飞行原理及决定火箭最终速度大小的因素 一 反冲运动1 反冲 原来静止的物体 在内力作用下 其中一部分向某一方向运动 另一部分向 方向运动的现象叫反冲 2 反冲现象遵循 定律 想一想为什么反冲运动系统动量守恒 答案反冲运动是系统内力作用的结果 虽然有时系统所受的合外力不为零 但由于系统内力远远大于外力 所以系统的总动量是守恒的 相反 动量守恒 二 火箭1 工作原理 火箭的工作原理是 运动 其反冲过程 守恒 它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得 的速度 2 火箭的最大速度取决于两个条件 一是向后的 二是 即火箭开始飞行时的质量与 时的质量之比 现代火箭能达到的质量比不超过 反冲 动量 向前 喷气速度 质量比 燃料燃尽 10 一 对反冲运动的理解1 反冲运动的特点及遵循的规律 1 特点 是物体之间的作用力与反作用力产生的效果 2 条件 系统不受外力或所受外力之和为零 内力远大于外力 系统在某一方向上不受外力或外力分力之和为零 3 反冲运动遵循动量守恒定律 2 讨论反冲运动应注意的两个问题 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 剩余部分的反冲与抛出部分必然相反 2 速度的相对性一般都指对地速度 例1 质量相等的a b两球之间压缩一根轻质弹簧 静置于光滑水平桌面上 当用板挡住小球a而只释放b球时 b球被弹出落到距桌边水平距离为s的地面上 如图1 6 1所 图1 6 1 示 若再次以相同力压缩该弹簧 取走a左边的挡板 将a b同时释放 则b球的落地点距桌边 答案d 针对训练如图1 6 2所示是一门旧式大炮 炮车和炮弹的质量分别是m和m 炮筒与地面的夹角为 炮弹出口时相对于地 图1 6 2 面的速度为v0 不计炮车与地面的摩擦 求炮身向后反冲的速度v为 二 火箭的原理2 火箭喷气属于反冲类问题 是动量守恒定律的重要应用 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 例2 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 设火箭质量m 300kg 发动机每秒钟喷气20次 1 当第三次喷出气体后 火箭的速度多大 2 运动第1s末 火箭的速度多大 答案 1 2m s 2 13 5m s解析火箭喷气属反冲现象 火箭和气体组成的系统动量守恒 运用动量守恒定律求解 1 选取整体为研究对象 运用动量守恒定律求解 设喷出三次气体后火箭的速度为v3 借题发挥分析火箭类问题应注意的三个问题 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为同一参考系 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 三 反冲运动的应用 人船模型 1 人船模型 问题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 2 人船模型的特点 1 两物体满足动量守恒定律 m11 m22 0 3 应用此关系时要注意一个问题 即公式中v1 v2 和x1 x2一般都是相对地面而言的 例3 如图1 6 3所示 长为l 质量为m的小船停在静水中 质量为m的人从静止开始从船头走到船尾 不计水的阻力 求船和人相对地面的位移各为多少 图1 6 3 借题发挥 人船模型 是利用平均动量守恒求解的一类问题 解决这类问题应明确 1 适用条件 系统由两个物体组成且相互作用前静止 系统总动量为零