14 反沖運動和火箭（學生版）VIP

1、課程主題：反沖運動和火箭授課時間：學習目標.理解反沖運動的概念及原理。.掌握應用動量守恒定律分析解決反沖運動問題的方法。.知道火箭的工作原理及決定火箭沖力大小的因素，了解我國運載火箭和航天技術的開展。教學內(nèi)容&迷門測信=加，開始時B、C均靜止，A以L光滑水平軌道上有三個木塊4、B、C,質(zhì)量分別為兩=3m，mB=mc初速度。0向右運動，4與B碰撞后分開，3又與C發(fā)生碰撞并粘在一起，此后A與B間的距離保持不變。求8與C碰撞前B的速度大小。VQ一回學777777/7777777777777777/77777777先導皆你知道章魚、烏賊是怎樣游動的嗎？ 它們先把水吸入體腔，然后用力壓水，通 過身體前面

2、的孔將水噴出，使身體很快地 運動）章魚能夠調(diào)整噴水的方向，這樣可 以使得身體向任意方向前進口章魚游動時表達了什么物理原理？勁幡錦知識點一（爆炸與碰撞的比擬）【知識梳理】彈性碰撞沒有動能損失碰撞 非彈性碰撞有動能損失完全非彈性磴揖L 碰后以共同速度運動，動卻a失最大在系統(tǒng)內(nèi)力作用下,系統(tǒng)內(nèi)的一局部物體向某一方向發(fā)生動量反沖 變化時，系統(tǒng)內(nèi)其余局部物體向反方向發(fā)生動量變化的現(xiàn)象爆炸1r溫故知新1. 一航天探測器完成對月球的探測后，離開月球的過程中，由靜止開始沿著與月球外表成一定傾角的 直線飛行，先加速運動后勻速運動。探測器通過噴氣而獲得動力，以下關于噴氣方向的說法正確的選項是()A.探測器加速運動

3、時，向后噴氣B.探測器加速運動時，豎直向下噴氣C.探測器勻速運動時，豎直向下噴氣D.探測器勻速運動時，不需要噴氣2.穿著溜冰鞋的人，站在光滑的冰面上，沿水平方向舉槍射擊，設射出第一顆子彈后，人后退的速度 為0,貝1()A.無論射出多少顆子彈，人后退的速度為。保持不變B.射出顆子彈后，人后退的速度為砂C.射出顆子彈后，人后退的速度大于加D.射出顆子彈后，人后退的速度小于加.如圖，光滑水平面上有質(zhì)量為100 kg、長度為4 m的平板小車，小車兩端站著A、B兩人,A質(zhì)量為70 kg, 8質(zhì)量為3() kg,兩人交換位置，此過程中小車移動的位移是()A. 0.8 m B. 2.8 m C. 1.2 m

4、 D. 1.6 m.春節(jié)期間小孩子經(jīng)常玩“沖天炮”，有一個被點燃的“沖天炮”向下噴出氣體后豎直向上運動，其 中有一段時間內(nèi)“沖天炮”向上做勻速直線運動，假設“沖天炮”在這段時間內(nèi)受到的阻力不變，那么在這段時間內(nèi)“沖天炮”（）A.所受的合力為零 B.受到的反沖力變小C.機械能不變D.動量變小.在光滑的水平面上停放一輛平板車，一小孩站在平板車的最左端，小孩和平板車的總質(zhì)量為某 時刻小孩將一質(zhì)量為根的物體沿水平向右的方向拋出，經(jīng)過一段時間物體落在平板車上，此時物體和平板車 立即相對靜止。物體的落地點距離小孩的水平間距為x=4m,物體的拋出點距離平板車上外表的高度為 /?=1.25 m M=19m,整

5、個過程中小孩與平板車始終保持相對靜止，重力加速度g=10 m/s2o那么小孩拋出物 體的瞬間平板車的速度應為多大？爆炸碰撞不 同 點動能情況有其他形式的能轉化為動 能，動能會增加彈性碰撞時動能不變，非彈性碰撞時動能要 損失，動能轉化為內(nèi)能相 同 點過程 特點都是物體間的相互作用突然發(fā)生，相互作用的力為變力，作用時間很短，平 均作用力很大，且遠大于系統(tǒng)所受的外力，所以可以認為碰撞、爆炸過程中 系統(tǒng)的總動量守恒過程模型由于碰撞、爆炸過程相互作用的時間很短，作用過程中物體的位移很小，一 般可忽略不計，因此可以把作用過程看成理想化過程來處理，即作用后物體 仍從作用前瞬間的位置以新的動量開始運動能量 情

6、況都滿足能量守恒定律，總能量保持不變【例題精講】例1 .一炮彈質(zhì)量為如 相對水平方向以一定的傾角。斜向上發(fā)射，發(fā)射速度為炮彈在最高點爆炸成 兩塊，其中一塊以原速率沿原路徑返回，質(zhì)量為V,求：(1)另一塊爆炸后瞬間的速度大小；(2)爆炸過程系統(tǒng)增加的機械能?！菊n堂練習】1.在軍事演習中，一炮彈在離地面高/2處時的速度方向恰好沿水平方向向左，速度大小為此時炮彈 炸裂成質(zhì)量相等的兩塊，設消耗的火藥質(zhì)量不計，爆炸后前半塊的速度方向仍沿水平方向向左，速度大小為 3。求兩塊彈片落地點之間的水平距離為多大。知識點二（反沖運動及分析方法）【知識梳理】一反沖.定義：一個靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個局部，一

7、局部向某個方向運動，另一局部必然向 相反方向運動的現(xiàn)象。.特點（1）物體的不同局部在內(nèi)力作用下向相反方向運動。（2）反沖運動中，相互作用力一般較大，通?？梢杂脛恿渴睾愣蓙硖幚怼?反沖現(xiàn)象的應用和防止（1）應用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置是利用反沖使水從噴口噴出時，一邊噴水一邊旋轉。（2）防止：用槍射擊時，由于槍身的反沖會影響射擊的準確性，所以用步槍射擊時要把槍身抵在肩部，以 減少反沖的影響。說明.反沖運動中，一般情況下內(nèi)力遠大于外力，故可以應用動量守恒定律分析。.反沖運動中，有其他形成的能轉化為機械能，所以系統(tǒng)的總動能是增加的。判一判 TOC o 1-5 h z .反沖運動可以用動量守恒定律來處理

8、（）. 一切反沖現(xiàn)象都是有益的（）.章魚、烏賊的運動利用了反沖的原理（）二、火箭1.工作原理：利用反沖運動,火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃氣從尾噴管迅速噴出時.，使火箭獲得 巨大速度。2,構造（主要有兩大局部）：箭體和燃料。.特點：箭體和噴出的燃料氣體滿足動量守恒定律。.影響火箭獲得速度大小的因素(1)噴氣速度：現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為2 0004 000 m/so(2)質(zhì)量比：指火箭起飛時的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比。噴氣速度越大,質(zhì)量比越大,火箭獲 得的速度越大。注意.火箭問題一般是變質(zhì)量問題，隨著燃料氣體向外噴出，火箭本身的質(zhì)量不斷減小。.分析火箭的反沖運動，噴出的氣體和火箭

9、的速度大小的判斷要選擇同一參考系。選一選一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率伙)進入太空預定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星別離。前局部的衛(wèi)星質(zhì) 量為陽，后局部的箭體質(zhì)量為m2,別離后箭體以速率沿火箭原方向飛行，假設忽略空氣阻力及別離前后系 統(tǒng)質(zhì)量的變化，那么別離后衛(wèi)星的速率01為( )VO*V2- V1三匚R 三口三DA.伙)一。2B. Oo+02C. 00一/2 D, 。+嬴(。一力)三、反沖運動的處理方法(1)反沖運動過程中系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力遠遠大于外力，外力可以忽略，可以用動量守恒定律 分析解決問題。(2)反沖運動過程中系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，系統(tǒng)的動量并不守恒，但系統(tǒng)在某一方向上不受外

10、力 或外力在該方向上的分力之和為零，那么系統(tǒng)的動量在該方向上的分量保持不變，可以用該方向上動量守恒分 析解決。四、討論反沖運動應注意的問題(1)速度的方向性：對于原來靜止的物體，拋出具有一定速度的一局部物體后，剩余局部向拋出物體速度 的反方向運動。如果原來物體是運動的，拋出局部的速度與原來反向時，剩余局部加速；拋出局部的速度與 原來同向時，剩余局部減速、靜止、反向都有可能。(2)速度的相對性：反沖運動的問題中，有時遇到的速度是相互作用的兩物體的相對速度。但是動量守恒 定律中要求速度是對同一參考系的速度(通常為對地的速度)。因此應先將相對速度轉換成對地的速度，再列 動量守恒定律方程。(3)變質(zhì)量

11、問題：在反沖運動中還常遇到變質(zhì)量物體的運動，如在火箭的運動過程中，隨著燃料的消耗， 火箭本身的質(zhì)量不斷減小，此時必須取火箭本身和在相互作用短時間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對象，取相互作用的這個過程為研究過程來進行研究。【例題精講】例L一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出加=200 g的氣體，氣體噴出時的速度v= 000 m/s,設火箭質(zhì)量M= 300 kg,發(fā)動機每秒噴氣20次。（1）當?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度為多大？（2）運動第1s末，火箭的速度為多大？【課堂練習】1. （2018青島高二檢測）一質(zhì)量為M的航天器，正以速度。在太空中飛行，某一時刻航天器接到加速的 指令后，發(fā)動機瞬間向后噴出一定質(zhì)量的氣體

12、，氣體噴出時速度大小為加速后航天器的速度大小為力,那么噴出氣體的質(zhì)量m為（A.viB.V2m=;M02 十V2-VoD.。2一次).m=MV2 V1知識點三（“人船模型”問題）【知識梳理】.“人船模型”問題的特征兩個原來靜止的物體發(fā)生相互作用時，假設所受外力的矢量和為零，那么動量守恒。在相互作用的過程中， 任一時刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比。這樣的問題歸為“人船模型”問題。.處理“人船模型”問題的關鍵(1)處理思路：利用動量守恒，先確定兩物體的速度關系，再確定兩物體通過的位移的關系。用動量守恒定律求位移的題目，大都是系統(tǒng)原來處于靜止狀態(tài)，然后系統(tǒng)內(nèi)物體相互作用，此時動量 守恒表達式經(jīng)常

13、寫成加加202 = 0的形式，式中小、02是兩物體末狀態(tài)時的瞬時速率；此種狀態(tài)下的動量守恒過程中，任意時刻的系統(tǒng)總動量為零，因此任意時刻的瞬時速度S和。2都與各 物體的質(zhì)量成反比，所以全過程的平均速度也與質(zhì)量成反比，即有21萬22彳2 =()；如果兩物體相互作用的時間為3在這段時間內(nèi)兩物體的位移大小分別為汨和必那么有“尸一/= 0, 即根1X1一根2 = 0。(2)解題時要畫出各物體的位移關系草圖，找出它們各自相對地面位移的關系。【例題精講】例L有一條捕魚小船?？吭诤叴a頭，小船又窄又長(估計重一噸左右)。一位同學想用一個卷尺粗略測 定它的質(zhì)量，他進行了如下操作：首先將船平行碼頭自由停泊，然后

14、他輕輕從船尾上船，走到船頭后停下， 而后輕輕下船，用卷尺測出船后退的距離力 再用卷尺測出船長L,他自身的質(zhì)量為相，那么小船的質(zhì)量 為多少？【課堂練習】.如下圖，一個質(zhì)量為 如=50 kg的人抓在一只大氣球下方，氣球下面有一根長繩。氣球和長繩的總 質(zhì)量為及=20 kg,長繩的下端剛好和地面接觸，初始靜止時人離地面的高度為=5 m。如果這個人開始沿長繩向下滑動，當他滑到長繩下端時，他離地面高度約為（可以把人看成質(zhì)點X）A. 5 m B. 3.6 m C. 2.6 m D. 8 m禪堂檢測1 .將質(zhì)量為LOO kg的模型火箭點火升空，50 g燃燒的燃氣以大小為600 m/s的速度從火箭噴口在很短 時

15、間內(nèi)噴出。在燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為（噴出過程中重力和空氣阻力可忽略）（）30 kg m/s30 kg m/s5.7X102 kg.m/sC. 6.0X102 kg-m/sD. 6.3 X102 kg-m/sS1（前）.小車上裝有一桶水，靜止在光滑水平地面上，如下圖，桶的前、后、底及側面各裝有一個閥門，分 別為S、8、3、S4（圖中未全畫出）。要使小車向前運動，可采用的方法是（）S2（后）A.翻開閥門SB.翻開閥門SC.翻開閥門S3 D.翻開閥門4.多項選擇在某次軍演中，炮兵使用了炮口與水平方向的夾角?？烧{(diào)節(jié)的迫擊炮，迫擊炮的總質(zhì)量為 M不包括炮彈的質(zhì)量），炮彈的質(zhì)量為相，忽略迫擊炮

16、與水平面之間的摩擦力及炮管長度。那么以下說法正確 的是（）A.如果。=0。，炮彈相對地面的速度為。時，炮身后退的速度為產(chǎn)M-mB.如果夕=0。，炮彈相對地面的速度為如時，炮身后退的速度為箸C.如果。=0。，炮彈相對炮口的速度為歷時，炮身后退的速度為詈工 M-mD.如果9=60。，炮彈相對地面的速度為。o時，炮身后退的速度為笠VJL一輛小車置于光滑水平面上，車左端固定一水平彈簧槍，右端裝一網(wǎng)兜。假設從彈簧槍中發(fā)射一粒彈 丸，恰好落在網(wǎng)兜內(nèi)，小車將（空氣阻力不計）（）A.向左移動一段距離停下B.在原位置沒動C.向右移動一段距離停下D. 一直向左移動.某小組在探究反沖運動時，將質(zhì)量為如的一個小液化瓶

17、固定在質(zhì)量為m的小玩具船上，利用液化瓶 向外噴射氣體作為船的動力?，F(xiàn)將整個裝置靜止放在平靜的水面上，翻開液化瓶后向外噴射氣體的對地 速度為白，如果在某段時間內(nèi)向后噴射的氣體的質(zhì)量為相，忽略水的阻力，那么噴射出質(zhì)量為根的氣體后 小船的速度是多少？.以下不屬于反沖運動的是（）A.噴氣式飛機的運動.物體做自由落體的運動C.火箭的運動D.還擊式水輪機的運動.運送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后，火箭做加速運動的原因是（）A.燃料推動空氣，空氣的反作用力推動火箭.火箭發(fā)動機用力將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出，氣體的反作用力推動火箭C.火箭吸入空氣，然后向后排出，空氣對火箭的反作用力推動火箭D.火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動火箭8.我國發(fā)射的“神舟十一號”飛船與“天宮二號”空間站實現(xiàn)了完美對接。假設“神舟十一號”飛船 到達對接點附近時對地的速度為此時的質(zhì)量為m；欲使飛船追上“天宮二號”實現(xiàn)對接，飛船需加速到 飛船發(fā)動機點火，將質(zhì)量為加的燃氣一次性向后噴出，燃氣對地向后的速度大小為。2。這個過程中， 以下各表達式正確的選項是（）A . mv=mv mozmv=mv + Nnw?mv=(m-2)01mv=(mm)v+Nmu?9.如下圖，設質(zhì)量為M的導彈運動到空中最高點時