新人教版高二物理必修学案主题反冲现象火箭

1、6反冲现象火箭学习目标 知识脉络1 .了解反冲运动的概念及反冲运动的一些应用.知道反冲运动的原理.重=叫立2 .掌握应用动量守恒定律解决反冲运动问题.重点、难点=七火箭?影响大精衣用速度大小的 ？耳索3 .了解火箭的工作原理及决定火知识点一|反冲运动0基砒初探O先填空1 .定义根据动量守恒定律,如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个局部,一局部向某个方向运动,另一局部必然向相反的方向运动,这个现象叫作反冲2.反冲原理反冲运动的根本原理是动量守恒定律,如果系统的一局部获得了某一方向的动量,系统的其他局部就会在这一方向的反方向上获得同样大小的动量 .3 .公式假设系统的初始动量为零,那么动量守

2、恒定律的形式变为 0= miVi+ m2V2,此式表 明,做 反冲运动的两局部的动量大小相等、方向相反、而它们的谏率与质量成反一比.再判断X1 .做反冲运动的两局部的动量一定大小相等 ,方向相反.2 .切反冲现象都是有益的 3.章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理后思考1 .反冲运动中,内力做功的代数和是否为零?【提示】 不为零.反冲运动中,两局部受到的内力做功的代数和为正值2 .两位同学在公园里划船,当小船离码头大约 1.5 m时,有一位同学心想:自己在体育 课上立定跳远的成绩从未低于 2 m,跳到岸上绝对没有问题.于是她 纵身一跳,结果却掉到了 水里如下图,她为什么不能如她所想的那样跳到岸上

3、呢？【提示】 这位同学与船组成的系统在不考虑水的阻力的情况下,所受合外力为零,在她跳起前后遵循动量守恒定律.在她向前跳起瞬间,船要向后运动.?核心突破0合作探讨如下图,为一条约为180 kg的小船漂浮在静水中,当人从船 尾走向船头时,小船也发生 了移动,不计水的阻力.探讨1:小船发生移动的动力是什么力？小船向哪个方向运动？【提示】 摩擦力.向左运动,即与人行的方向相反.探讨2:当人走到船头相对船静止时,小船还运动吗？为什么？【提示】 不运动.小船和人组成的系统动量守恒,当人的速度为零时,船 的速度也为零.探讨3:当人从船尾走到船头时,有没有可能出现如图甲或如图乙的情形？为 什么？乙【提示】 不

4、可能.由系统动量守恒可知,人和船相对于地面的速度方向一 定相反,不可能向同一个方向运动,且人船位移比等于它们质量的反比.核心点击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的矢量和为零.内力远大于外力；系统在某一方向上不受外力或该方向上所受外力之和为零(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物体,被抛出局部具有速度时,剩余局部的运动方向与被抛出局部必然相反.(2) 速度的相对性一般都指对地速度.3 “人船模型问题定义两个原来静止的物体发生相互作用时，假设所受外力

5、的矢量和为零,那么动量守 包.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.特点 两物体满足动量守恒定律：miVi - m2V 2= 0. 运动特点：人动船动,人停船停,人快船快,人慢船慢,人左船右；人船 位移比等于它们 质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比,即Xi Vi m22 1x V2 m 应用此关系时要注意一个问题：即公式中VI、V2和XI、X2 一般都是相对地面而言的.0题组冲关o1 .小车上装有一桶水,静止在光滑水平地面上,如下图,桶的前、后、底 及侧面各装有 一个阀门,分别为Si、S2、S3、S4(图中未画出

6、),要使小车向前运动,可采用的方法是翻开 阀门.解析：根据水和车组成的系统动量守恒 ,原来系统动量为零,由0=m水v水+ m车v 车知,车的运动方向与水的运动方向相反,故水应向后喷出.答案：S22,质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人，共同静止在距地面为h的 高空中.现从气球上放下一根质量不计的软纯,为使此人沿软绳能平安滑到地面,那么软纯至少有多长？解析：如下图,设纯长为L,人沿软绳滑至地面的时间为 t,由图可知,L =x人+ x球.设人 下滑的平均速度大小为 v人，气球上升的平均c O.速度大小为v球,由动量守恒定律得：0= Mv球一 mv人即0=IM 乎一m ? , 0=Mx 球一 mx

7、 人|又有x人+ x球=1, x人=八M + m解以上各式得:L h-一 IVIM + m答案：-M-h名师解决“人船模型应注意两点适用条件：系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量为零;(如水平方向或竖直在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒 方向).,找出各长度间的关系,注(2) 画草图：解题时要画出各物体的位移关系草图意两物体的位移是相对同一参考系的位移.知识点二|火箭0根底初探o先填空2.原理火箭的飞行应用了反冲的原理、靠喷出气流的反冲作用来获得巨大速度影响火箭获得速度大小的因素一是喷气速度,二是火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比.喷气速度越&质量比越大,

8、火箭获得的速度越大.再判断1 .火箭点火后离开地面向上运动,是地面对火箭的反作用力作用的结果.(X)2 .在没有空气的宇宙空间,火箭仍可加速前行.(V)3. 火箭发射时,火箭获得的机械能来自于燃料燃烧释放的化学能后思考假设在月球上建一飞机场,应配置喷气式飞机还是螺旋桨飞机呢？【提示】应配置喷气式飞机.喷气式飞机利用反冲运动原理，可以在真空中飞行,而螺旋桨飞机是靠转动的螺旋桨与空气的相互作用力飞行的空中飞行.O核心突破0合作探讨如下图,是多级运载火箭的示意图,发射时,先点燃第一级火 箭,燃料用完后,运钱物第二仓U 空壳自动脱落,然后下一级火箭开始工作.第探讨1:火箭点火后能加速上升的动力是什么力

9、？【提示】燃烧产生的气体高速向下喷出,气体产生的反作用力推动火箭加速上升.探讨2:要提升运载物的最大速度可采用什么举措？【提示】 提升气体喷射速度,增加燃料质量,及时脱离前一级火箭空壳.核心点击1 .火箭的速度设火箭在N时间内喷射燃气的质量为 Am,速度为u,喷气后火箭的质量为 m,获得的速度为v,由动量守恒定律：0= mv+zmu,得v = 1mu.2.决定因素火箭获得速度取决于燃气喷出速度u及燃气质量与火箭本身质量之比个两 个因素.3.多级火箭由于受重力的影响 , 单级火箭达不到发射人造地球卫星所需要的 7.9 km/s, 实 际火箭为多级 .多级火箭发射时 , 较大的第一级火箭燃烧结束后

10、 , 便自动脱落 , 接着第二级、 第三级依次 工作, 燃烧结束后自动脱落 , 这样可以不断地减小火箭壳体的质量 , 减轻负担 , 使火箭到达远 远超过使用同样多的燃料的一级火箭所能到达的速度 . 目 前多级火箭一般都是三级火箭 , 由于三级火箭能到达目前发射人造卫星的需求 . O 题组冲关 O 4 . 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 . 燃料推动空气 , 空气反作用力推动火箭B. 火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出, 气体的反作用力推动火刖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

11、火箭解析：火箭工作中 , 动量守恒 , 当向后喷气时 , 那么火箭受一向前的推力从而 使火箭加 速, 故只有 B 正确 .答案： B4. 多项选择采取以下哪些举措有利于增加火箭的飞行速度 A. 使喷出的气体速度更大B. 使喷出的气体温度更高C. 使喷出的气体质量更大D. 使喷出的气体密度更小解析：设火箭原来的总质量为 M,喷出的气体质量为 m,速度是v,剩余的 质量为M m，速度是v',由动量守恒得：M mv' = mv得：二次奥肃,由上 式可知：m越大,v 越大 , v 越大 . 故 A、C 正确.答案： AC 5. 一火箭喷气发动机每次喷出 m = 200 g 的气体 ,

12、气体离开发动机喷出时的 速度 v=1 000 m/s 相对地面 , 设火箭质量 M = 300 kg, 发动机每秒喷气 20 次. 求 当第三次气体喷 出后, 火箭的速度多大？解析：法一：喷出气体的运动方向与火箭运动的方向相反,系统动量守恒第一次气体喷出后,火箭速度为(M m)vi mv = 0mv所以vl=MF第二次气体喷出后,火箭速度为 V2,(M 2m)v2 mv = (M m)vi2mv所以V2 =-M 一 2m第三次气体喷出后,火箭速度为V3,(M 3m)v 3 mv = (M 2m)v2? 3mv 3X0.2X1 000所以 v3 =m/s=2 m/s.M3m300 3X0.2法二：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,以火箭和喷出三次气体为研究对象,据动量守恒定律,得(M 3m)v 3 3mv = 03mv所以 v3 = n 丁 =2 m/