高中物理新課標(biāo)版人教版選修3-5精品課件：16.5《反沖運動火箭》課件

1、新課標(biāo)人教版課件系列高中物理選修選修3-53-516.5反沖運動火箭教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo)v（一）知識與技能（一）知識與技能v1進(jìn)一步鞏固動量守恒定律v2知道反沖運動和火箭的工作原理，了解反沖運動的應(yīng)用v3了解航天技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用v（二）過程與方法（二）過程與方法v 理解反沖運動的物理實質(zhì)，能夠運用動量守恒定律分析、解決有關(guān)反沖運動的問題。v（三）情感、態(tài)度與價值觀（三）情感、態(tài)度與價值觀v培養(yǎng)學(xué)生動手動腦的能力，發(fā)掘?qū)W生探索新知識的潛能。v教學(xué)重點教學(xué)重點v運用動量守恒定律認(rèn)識反沖運動的物理實質(zhì)v教學(xué)難點教學(xué)難點v動量守恒定律的應(yīng)用v教學(xué)方法教學(xué)方法v教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。v教學(xué)用具：教

2、學(xué)用具：v鋁箔紙，火柴和支架，反擊式水輪機轉(zhuǎn)輪的原理模型，禮花，有關(guān)航天發(fā)射、空間站等的錄像帶剪輯，投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備v課時安排課時安排v1 課時檢檢 索索反沖運動反沖運動火箭火箭反沖運動的反沖運動的應(yīng)用應(yīng)用影響火箭飛行影響火箭飛行速度的因素速度的因素反沖運動在反沖運動在現(xiàn)代技術(shù)中現(xiàn)代技術(shù)中的應(yīng)用的應(yīng)用中國航天事中國航天事業(yè)的成就業(yè)的成就當(dāng)一個物體向某一方向射出（或當(dāng)一個物體向某一方向射出（或拋出）它的一部分時，這個物體拋出）它的一部分時，這個物體的剩余部分將向相反方向運動。的剩余部分將向相反方向運動。這就是反沖運動。這就是反沖運動。什么樣的現(xiàn)象屬于反沖運動什么樣的現(xiàn)象屬于反沖運動?最

3、早的載人火箭的記錄是明代一名叫萬戶的人，他坐在綁有幾十支火箭的椅子上。手拿兩個大風(fēng)箏，叫人點燃火箭，想使自己飛上天去，但他失敗了，而且為此獻(xiàn)出了生命。他的為科學(xué)獻(xiàn)身的精神是令人敬佩和值得我們學(xué)習(xí)的。長征一號如何解決有關(guān)反沖運動的問題？特點：？物體間相互作用突然發(fā)生，時間短，作用強。物體系無外力作用或外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力時，反沖運動中動量是守恒的。例1在沙堆上有一木塊，在沙堆上有一木塊，M=5K g,木塊上放一木塊上放一爆竹，質(zhì)量為爆竹，質(zhì)量為m=0.10Kg,點燃后木塊陷入點燃后木塊陷入沙中沙中5 cm,若沙對木塊運動的阻力恒為若沙對木塊運動的阻力恒為58N，不計火藥質(zhì)量和空氣阻力，求爆竹上升的不計

4、火藥質(zhì)量和空氣阻力，求爆竹上升的最大高度？最大高度？系統(tǒng)是：系統(tǒng)是： 過程是：過程是： 共受幾個力？共受幾個力？ F是：是： 正向為：正向為： 陷入沙中陷入沙中5 cm有用嗎？有用嗎？20例2某人在一只靜止于水面的小船上練習(xí)射擊，某人在一只靜止于水面的小船上練習(xí)射擊，船、人、槍、靶、子彈的總質(zhì)量為船、人、槍、靶、子彈的總質(zhì)量為M，槍內(nèi)，槍內(nèi)有有n顆子彈，每顆子彈質(zhì)量為顆子彈，每顆子彈質(zhì)量為m，槍口到靶，槍口到靶的距離為的距離為l,子彈射出時相對于地速度為子彈射出時相對于地速度為 v, 在在發(fā)射后一顆子彈時，前一顆已陷入靶中，則發(fā)射后一顆子彈時，前一顆已陷入靶中，則在發(fā)射完在發(fā)射完 n顆子彈后小

5、船后退的距離為多少？顆子彈后小船后退的距離為多少？nmMnml例3：傳送帶以V0=2m/s 的速度把質(zhì)量m=20kg的行李包送到原來靜止的光滑軌道的小車上，其質(zhì)量為M=30kg，包與車間的動摩擦因數(shù)為 =0.4 ，則包從滑上車到最遠(yuǎn)處所經(jīng)歷 的時間為多少？0.3 如圖所示，質(zhì)量為M的光滑滑塊放置在光滑的水平面上，另一質(zhì)量m的物體以速度v向上滑去，物體剛好能到達(dá)最高點，求物體到m達(dá)最高點的速度?v例4：如圖所示，一排人站在沿如圖所示，一排人站在沿x x軸的水平軌道旁，原點軸的水平軌道旁，原點O O兩側(cè)人兩側(cè)人的序號都記為的序號都記為n(nn(n1 1，2 2，3 3) )每人只有一個沙袋，每人只

6、有一個沙袋，x x0 0一側(cè)的每個沙袋的質(zhì)量為一側(cè)的每個沙袋的質(zhì)量為m m14kg14kg，x x0 0一側(cè)的每個沙袋一側(cè)的每個沙袋的質(zhì)量的質(zhì)量mm20kg20kg，一質(zhì)量為，一質(zhì)量為M M48kg48kg的小車以某初速度從的小車以某初速度從原點出發(fā)向正原點出發(fā)向正x x方向滑行，不計軌道阻力，當(dāng)車每經(jīng)過一方向滑行，不計軌道阻力，當(dāng)車每經(jīng)過一人身旁時，此人就把沙袋以水平速度人身旁時，此人就把沙袋以水平速度v v朝與車相反的方向朝與車相反的方向沿車面扔到車上，沿車面扔到車上，u u的大小等于扔此沙袋之前的瞬間車速的大小等于扔此沙袋之前的瞬間車速大小的大小的2n2n倍倍(n(n是此人的序號數(shù)是此人

7、的序號數(shù)) )(1)(1)空車出發(fā)后，車上堆積了幾個沙袋時，車就反向滑行？空車出發(fā)后，車上堆積了幾個沙袋時，車就反向滑行？(2)(2)車上最終有大小沙袋共多少個？車上最終有大小沙袋共多少個？例例5 5分析：本題未告知小車的初速，事實上車上的沙袋數(shù)與小車的初速無關(guān)，這是因為小車車速越快，扔沙袋的反向速度也越大。另外，本題若逐次運用動量守恒定律計算是非常麻煩的。抓住動量為一狀態(tài)量的特點，即可巧解此題。解：解：(1)(1)設(shè)空車出發(fā)后，車上堆積了設(shè)空車出發(fā)后，車上堆積了n n個個沙袋反向，則第沙袋反向，則第n n個沙袋未扔前動量為：個沙袋未扔前動量為：M M(n(n1)m1)mVnVn其中其中VnV

8、n為車過第為車過第n n個人個人身邊時的車速，依題意有身邊時的車速，依題意有 m2nVnm2nVnM M(n(n1)m1)mVnVn 解得解得n n34/1434/142.42.4因為因為n n為整數(shù)，故取為整數(shù)，故取n n3 3(2)(2)同理有：同理有：M M3m3m(n(n1)m1)mVnVnm m . .2nVn 2nVn 解得解得nn8 8最后結(jié)果是車上有沙袋總數(shù)最后結(jié)果是車上有沙袋總數(shù)N N3 38 81111個。個。相關(guān)知識介紹：榴彈炮榴彈炮反擊式水輪機反擊式水輪機：噴氣式飛機：火箭火箭中國新型自行榴彈炮中國新型自行榴彈炮 火炮被稱為“戰(zhàn)爭之神”。自行火炮起源于第二次世界大戰(zhàn)的“

9、法西斯德國”，當(dāng)時德國陸軍將一種淘汰的坦克底盤裝上大口徑榴彈炮裝備炮兵，當(dāng)時它的名稱是：突擊炮。榴彈炮自行火炮為什么要裝在履帶式的車輛上呢？履帶表面有較深的突起抓地鉤型設(shè)計？ 摩擦系數(shù)較大，止退。止退犁，看到了嗎？止退犁上又有兩個液壓緩沖器。這一切都是為了提高火炮的連射時的命中精度而精心設(shè)計的。 同學(xué)們是不是在電影里看到，火炮在發(fā)射時炮管一縮一伸的運動？有的人稱之為：縮頭炮。為什么炮管要做這樣的運動呢？ 我們知道：根據(jù)中學(xué)物理中的動量守恒定律，火炮在發(fā)射炮彈時，炮身將存在向炮彈發(fā)射方向相反的方向運動的趨勢。如果我們將炮身固定住，當(dāng)然有利于連發(fā)的命中精度，但是巨大的反沖作用就全靠炮身的材料硬度抵

10、消了 這樣的結(jié)果是火炮的壽命大大減少，這顯然是不合理的設(shè)計。因此只有設(shè)計一種裝置，它可以先允許炮身做反沖運動，并把這種運動能量儲存為彈性勢能，等反沖運動結(jié)束時，再利用儲存的那部分能量使炮身復(fù)位，這就是火炮緩沖器的作用。 火炮中的物理學(xué)還多著吶！彈道學(xué)、彈頭引信解鎖原理、光學(xué)瞄準(zhǔn)儀、雷達(dá)炮瞄等等。 同學(xué)們，一門火炮中的物理現(xiàn)象和解決問題的思路是不是說同學(xué)們，一門火炮中的物理現(xiàn)象和解決問題的思路是不是說明學(xué)好物理是多么的重要啊！明學(xué)好物理是多么的重要啊！火箭影響火箭飛行速度的因素主要有兩個，一是燃?xì)庥绊懟鸺w行速度的因素主要有兩個，一是燃?xì)鈬娚涞乃俣葒娚涞乃俣?，二是火箭的，二是火箭的質(zhì)量比質(zhì)量比（

11、即火箭開始飛（即火箭開始飛行時的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(zhì)量之比）。行時的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(zhì)量之比）。只有在很短時間內(nèi)，火箭速度的變化非常小，以只有在很短時間內(nèi)，火箭速度的變化非常小，以地面為參照物噴氣的速度可以認(rèn)為不變的情況下地面為參照物噴氣的速度可以認(rèn)為不變的情況下，可以近似得出：，可以近似得出：MV-mv=0由此可知該時刻火箭的速度：由此可知該時刻火箭的速度： 要提高噴氣速度，就要使用高質(zhì)量的燃料，要提高噴氣速度，就要使用高質(zhì)量的燃料， 目前目前常用的液體燃料是液氫，用液氧做氧化劑。常用的液體燃料是液氫，用液氧做氧化劑。 目前目前的技術(shù)條件下，火箭的質(zhì)量比在的技術(shù)條件下，火箭的質(zhì)量比在6-1

12、0 左右，要發(fā)左右，要發(fā)射人造衛(wèi)星，用一級火箭還射人造衛(wèi)星，用一級火箭還 不能達(dá)到所需的速度不能達(dá)到所需的速度，必須用多級火箭。，必須用多級火箭。運載火箭一般采用液體推進(jìn)劑一般采用液體推進(jìn)劑，第一、二級多用液氧、煤油或四氧化二氮、偏二甲肼。末級用液氧、液氫高能推進(jìn)，稱為低溫液體火箭，技術(shù)比較復(fù)雜，目前只有美國、俄斯、法國、中國和日本等少數(shù)幾個國家掌握低溫液體火箭技術(shù)目前擁有運載火箭的國家有俄羅斯、美國、法國、英國、中國、日本、印度和以色列。當(dāng)今世界上最大的運載火箭是俄羅斯的“能源”號，它長60米，底部最大直徑20米，重3000多噸，能將120噸的有效載荷送入近地軌道。迄今為止運載火箭均為一次使用的，成本高。一次發(fā)射，少的幾千萬美元，多的上億美元。不能重復(fù)使用，資源浪費大。西昌衛(wèi)星發(fā)射中心西昌衛(wèi)星發(fā)射中心簡介簡介 西昌衛(wèi)星發(fā)射中心（XSLC）隸屬于中國衛(wèi)星發(fā)射測控中心（CLTC），主要用于發(fā)射地球同步轉(zhuǎn)移軌道（GTO）衛(wèi)星。XSLC位于中國西南部的四川省西昌地區(qū)，其總部設(shè)在距發(fā)射場65公里的西昌市內(nèi)。 還可發(fā)射太陽同步