新教材高中物理第一章動量守恒定律第6節(jié)反沖現(xiàn)象火箭課件新人教版選擇性必修第一冊

第一章

動量守恒定律第6節(jié)

反沖現(xiàn)象

火箭課標解讀課標要求素養(yǎng)要求1.了解反沖的概念及反沖現(xiàn)象的一些應用。2.理解反沖現(xiàn)象的原理，能夠應用動量守恒定律解決反沖運動問題。3.了解火箭的工作原理及決定火箭最終速度大小的因素。1.物理觀念：理解反沖的概念，了解反沖在實際問題中的應用。2.科學思維：會應用動量守恒定律解決相關反沖問題。3.科學態(tài)度與責任：了解航天技術的發(fā)展和宇宙航行，了解中國火箭發(fā)展歷程，增強民族自豪感。要點反沖現(xiàn)象發(fā)射炮彈時，炮彈從炮筒中飛出，炮身則向后退。炮身的這種后退運動叫作_______①。反沖（1）把一個氣球吹起來，用手握住氣球的通氣口，然后突然放開，讓氣體噴出，觀察氣球的運動。氣球為什么會沿氣嘴相反方向運動？提示氣體噴出是因為球壁對球內(nèi)氣體有作用力,使氣體的動量增加，氣體對球壁的反作用力使氣球的動量也增加。（2）假如在月球上建一飛機場，應配置噴氣式飛機還是螺旋槳飛機呢？提示應配置噴氣式飛機。噴氣式飛機利用反沖運動原理，可以在真空中飛行，而螺旋槳飛機是靠轉動的螺旋槳與空氣的相互作用力飛行的，不能在真空中飛行。1.反沖現(xiàn)象中，物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運動。2.反沖現(xiàn)象中，系統(tǒng)內(nèi)力很大，外力可忽略，滿足動量守恒定律。探究點一

反沖現(xiàn)象

提示這位同學與船組成的系統(tǒng)在不考慮水的阻力的情況下，所受合外力為零，在她跳起前后遵循動量守恒定律。在她向前跳起瞬間，船要向后運動。1.反沖的理解根據(jù)動量守恒定律，如果一個靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩部分，一部分向某個方向運動，另一部分必然向相反的方向運動。2.反沖運動的三個特點（1）物體的兩個不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運動。（2）反沖運動中，相互作用的內(nèi)力一般情況下遠大于外力或在某一方向上內(nèi)力遠大于外力，所以可以用動量守恒定律或在某一方向上應用動量守恒定律來處理。（3）反沖運動中，由于有其他形式的能轉化為機械能，所以系統(tǒng)的總動能增加。3.討論反沖運動是應注意的三個問題（1）速度的方向性：對于原來靜止的整體，當被拋出部分具有速度時，剩余部分的反沖是相對于拋出部分來說的，兩者的運動方向必然相反。在列動量守恒方程時，可規(guī)定任意某一部分的運動方向為正方向，則反方向運動的這一部分的速度要取負值。（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慣性參考系的速度（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，再列動量守恒定律關系式。（3）變質(zhì)量問題：在反沖運動中會經(jīng)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的短時間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對象，取相互作用的這個過程進行研究。

易錯提醒反沖運動的特別提醒（1）外力的存在，不影響系統(tǒng)的動量守恒。（2）內(nèi)力做的功往往會改變系統(tǒng)的總動能。（3）要明確反沖運動對應的過程，弄清初、末狀態(tài)的速度大小和方向的對應關系。

C

A

探究點二

火箭1.2020年11月24日4時30分，中國在中國文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號探測器，順利將探測器送入預定軌道。長征五號火箭高57米，重約879噸，地面起飛總推力約1052.4噸（嚴格來講應該為10524千牛，用噸表示是為了便于直觀理解）。因為火箭的推力大于重力，所以就能加速往上飛了。長征五號由芯一級、芯二級和四個助推器組成，芯級火箭的直徑達5米，四個助推器的直徑均為3.35米。火箭整體看起來比較粗大，因此有“胖五”的昵稱。你知道我國“長征”號系列火箭是怎樣將探測器送上太空的嗎？提示火箭靠噴射高溫高壓燃氣獲得反作用力，將探測器送入太空。

技巧點撥火箭類反沖問題解題要領（1）兩部分初、末狀態(tài)的速度所選的參考系必須是同一參考系，且一般以地面為參考系。（2）要特別注意反沖前、后兩部分對應的質(zhì)量。（3）列方程時要注意初、末狀態(tài)動量的方向，一般而言，反沖部分速度的方向與另一部分的運動方向是相反的。1.火箭發(fā)射后，在升空過程中向后噴出高速燃氣，從而獲得較大的前進速度。燃料耗盡時，火箭達到最大速度，對火箭最大速度的制約因素是(

)A.火箭初始質(zhì)量和噴出氣體速度 B.火箭初始質(zhì)量和噴出氣體總質(zhì)量C.火箭噴出氣體總質(zhì)量和噴氣速度 D.火箭噴氣速度和火箭始末質(zhì)量比D

D

A

2.（多選）采取下列哪些措施有利于增加火箭的飛行速度(

)A.使噴出的氣體速度增大 B.使噴出的氣體溫度更高C.使噴出的氣體質(zhì)量更大 D.使噴出的氣體密度更小AC

B

[解析]根據(jù)反沖特點即可判斷。

B

B

D

BD

1.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B.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.火箭燃料燃燒放熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動火箭B[解析]本題考查了火箭的工作原理，要注意與火箭發(fā)生相互作用的是火箭噴出的燃料燃燒產(chǎn)生的氣體，而不是外界的空氣?；鸺墓ぷ髟硎抢梅礇_，是火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體從尾噴管迅速噴出時使火箭獲得反沖速度。2.（多選）手持籃球的跳遠運動員起跳后，當他運動到最高點時欲提高跳遠成績，運動員應將手中的籃球(

)A.豎直向上拋出 B.向前方拋出C.向后方拋出 D.豎直向下拋出CD[解析]要提高跳遠成績，要么使運動員獲得更大的水平速度，C選項可實現(xiàn)；要么使運動員延長運動時間，D選項可實現(xiàn)。

CD

4.一炮艦在湖面上勻速行駛，突然從船頭和船尾同時向前和向后發(fā)射一發(fā)炮彈，設兩炮彈質(zhì)量相等，相對于地面的速率相等，牽引力、阻力均不變，則船的動量和速度的變化情況是(

)A.動量不變，速度增大 B.動量變小，速度不變C.動量增大，速度增大 D.動量增大，速度減小A[解析]炮艦具有一向前的動量，在發(fā)射炮彈的過程中動量守恒，由于兩發(fā)炮彈的總動量為零，因而船的動量不變，又因為船發(fā)射炮彈后質(zhì)量變小，因此船的速度增大，A正確。5.一裝有柴油的船靜止于水面上，若用一水泵把前艙的油抽往后艙，如圖所示。不計水的阻力，船的運動情況是(

)A.向前運動 B.向后運動 C.靜止 D.無法判斷A[解析]雖然抽油的過程屬于船與油的內(nèi)力作用，但油的質(zhì)量發(fā)生了轉移，從前艙轉到了后艙，相當于人從船的一頭走到另一頭的過程，故A正確。

C

AC

A

CA.第一種較大 B.