高中物理第十六章動量守恒定律5反沖運(yùn)動火箭課件1新人教版選修35

5．反沖運(yùn)動(yùndòng)火箭第一頁，共44頁。自學(xué)(zìxué)線索第二頁，共44頁。學(xué)基礎(chǔ)(jīchǔ)導(dǎo)學(xué)第三頁，共44頁。1．定義：根據(jù)動量守恒定律，一個靜止的物體(wùtǐ)在_______的作用下分裂為兩部分，一部分向某一個方向運(yùn)動，另一部分必然向________方向運(yùn)動的現(xiàn)象．一、反沖內(nèi)力(nèilì)相反(xiāngfǎn)第四頁，共44頁。2．特點：(1)物體的不同部分在______力作用下向相反方向運(yùn)動．(2)反沖運(yùn)動中，相互作用力一般較大，通?？梢?kěyǐ)用動量守恒定律來處理．(3)反沖運(yùn)動中，由于有__________能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，所以系統(tǒng)的總動能________．內(nèi)其他(qítā)形式增加(zēngjiā)第五頁，共44頁。3．反沖現(xiàn)象的應(yīng)用及防止：(1)應(yīng)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________．(2)防止：用槍射擊時，由于(yóuyú)槍身的反沖會影響射擊的__________，所以用步槍射擊時要把槍身抵在________，以減少反沖的影響．旋轉(zhuǎn)(xuánzhuǎn)準(zhǔn)確性肩部(jiānbù)第六頁，共44頁。提示：反沖是物體在內(nèi)力作用分裂為兩部分，它們的運(yùn)動方向相反．劃船(huáchuán)時，水不是船的一部分，運(yùn)動方向也不一定相反，不是反沖．第七頁，共44頁。1．工作原理：是利用________運(yùn)動，火箭燃料(ránliào)燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴姵鰰r，使火箭獲得巨大速度．2．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(ránliào)火箭的噴氣速度約為2000m/s～4000m/s．(2)質(zhì)量比：指火箭起飛時的質(zhì)量與火箭除燃料(ránliào)外的箭體質(zhì)量之比．噴氣速度________，質(zhì)量比_______，火箭獲得的速度越大．二、火箭(huǒjiàn)反沖越大越大第八頁，共44頁。講要點(yàodiǎn)例析第九頁，共44頁。對反沖運(yùn)動(yùndòng)的理解1．反沖運(yùn)動的特點及其遵循的規(guī)律(1)特點①物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向(fāngxiàng)運(yùn)動．②反沖運(yùn)動中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動能增加．第十頁，共44頁。(2)反沖運(yùn)動中，以下三種情況均可應(yīng)用動量守恒定律解決(jiějué)①系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，滿足動量守恒的條件，可以用動量守恒定律解決(jiějué)反沖運(yùn)動問題．②系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，外力可以忽略，也可以用動量守恒定律解決(jiějué)反沖運(yùn)動問題．③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力或外力在該方向上的分力之和為零，則系統(tǒng)的動量在該方向上的分量保持不變，可以在該方向上應(yīng)用動量守恒定律．第十一頁，共44頁。2．分析反沖運(yùn)動應(yīng)注意的問題(1)速度的反向性問題對于原來靜止(jìngzhǐ)的整體，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，兩者運(yùn)動方向必然相反．在列動量守恒方程時，可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動方向為正方向，則反方向的另一部分的速度應(yīng)取負(fù)值．第十二頁，共44頁。(2)相對速度問題反沖運(yùn)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．由于動量守恒定律中要求(yāoqiú)速度為對同一參考系的速度，通常為對地的速度．因此應(yīng)先將相對速度轉(zhuǎn)換成對地的速度后，再列動量守恒定律方程．(3)變質(zhì)量問題在反沖運(yùn)動中還常遇到變質(zhì)量物體的運(yùn)動，如在火箭的運(yùn)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為研究過程來進(jìn)行研究．第十三頁，共44頁。 一火箭噴氣發(fā)動機(jī)每次噴出m＝200g的氣體，氣體離開發(fā)動機(jī)噴出時的速度v＝1000m/s．設(shè)火箭質(zhì)量(zhìliàng)M＝300kg，發(fā)動機(jī)每秒鐘噴氣20次．(1)當(dāng)?shù)谌螄姵鰵怏w后，火箭的速度多大？(2)運(yùn)動第1s末，火箭的速度多大？第十四頁，共44頁。第十五頁，共44頁。第十六頁，共44頁。答案(dáàn)：(1)2m/s(2)13．5m/s第十七頁，共44頁。 分析火箭類問題應(yīng)注意的問題(1)火箭在運(yùn)動過程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，故在應(yīng)用動量守恒定律時，必須取在同一相互作用時間內(nèi)的火箭和噴出的氣體為研究對象．注意反沖前、后各物體質(zhì)量的變化．(2)明確兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考系是否是同一參考系，如果不是同一參考系要設(shè)法予以調(diào)整，一般情況(qíngkuàng)要轉(zhuǎn)換成對地球的速度．(3)列方程時要注意初、末狀態(tài)動量的方向．反沖物體速度的方向與原物體的運(yùn)動方向是相反的．

第十八頁，共44頁。第十九頁，共44頁。答案(dáàn)：C第二十頁，共44頁。反沖運(yùn)動(yùndòng)中的“人船模型”1．“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，若所受外力的矢量和為零，則動量守恒，在相互作用的過程中，任一時刻(shíkè)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．第二十一頁，共44頁。第二十二頁，共44頁。 (1)“人船模型”問題中，兩物體的運(yùn)動(yùndòng)特點是：“人”走“船”行、“人”停“船”停．(2)問題中的“船長”通常應(yīng)理解為“人”相對“船”的相對位移，而在求解過程中應(yīng)討論的是“人”及“船”的對地位移．第二十三頁，共44頁。 有一只小船停在靜水中，船上一人從船頭走到船尾．如果人的質(zhì)量m＝60kg，船的質(zhì)量M＝120kg，船長為l＝3m，則船在水中移動的距離是多少？水的阻力不計．解析：人在船上走時，由于人、船系統(tǒng)所受合力為零，總動量守恒(shǒuhénɡ)，因此系統(tǒng)的平均動能也守恒(shǒuhénɡ)，如圖所示．第二十四頁，共44頁。答案(dáàn)：1m第二十五頁，共44頁。 “人船模型”是利用平均(píngjūn)動量守恒求解的一類問題，解決這類問題應(yīng)明確：(1)適用條件是：①系統(tǒng)由兩個物體組成且相互作用前靜止，系統(tǒng)總動量為零；②在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對運(yùn)動的過程中至少有一個方向的動量守恒(如水平方向或豎直方向)．(2)畫草圖：解題時要畫出各物體的位移關(guān)系草圖，找出各長度間的關(guān)系，注意兩物體的位移是相對同一參照物的位移．第二十六頁，共44頁。 2－1如圖所示，載人氣球原來靜止在空中(kōngzhōng)，與地面距離為h，已知人的質(zhì)量為m，氣球的質(zhì)量(不含人的質(zhì)量)為M．若人要沿輕繩梯返回地面，則繩梯的長度至少為多長？第二十七頁，共44頁。第二十八頁，共44頁?！菜伎寂c討論〕——教材P22你知道章魚、烏賊怎樣游泳嗎？它們先把水吸入體腔，然后用力壓水，通過身體前面的孔將水噴出，使身體很快地運(yùn)動．章魚能夠調(diào)整(tiáozhěng)自己的噴水口的方向，這樣可以使得身體向任意方向前進(jìn)．你認(rèn)為章魚游泳時應(yīng)用了什么物理原理？第二十九頁，共44頁。點撥：章魚、烏賊游泳時，將身體內(nèi)部(nèibù)的一部分水高速噴出，從而使自身獲得相反方向的速度．像這樣，由于物體通過分離出部分物質(zhì)，而使剩余的部分獲得速度，這種現(xiàn)象稱為反沖運(yùn)動，其基本原理仍然是動量守恒定律．第三十頁，共44頁?！菜伎寂c討論〕——教材P23質(zhì)量為m的人在遠(yuǎn)離任何星體的太空中，與他旁邊的飛船相對靜止．由于沒有力的作用，他與飛船總保持相對靜止的狀態(tài)．這個人手中拿著一個(yīɡè)質(zhì)量為Δm的小物體．現(xiàn)在他以相對于飛船為u的速度把小物體拋出(如圖)．第三十一頁，共44頁。1．小物體的動量(dòngliàng)改變量是多少？2．人的動量(dòngliàng)改變量是多少？3．人的速度改變量是多少？第三十二頁，共44頁。練隨堂演練(yǎnliàn)第三十三頁，共44頁。1．假定冰面是光滑的，某人(mǒurén)站在冰凍河面的中央，他想到達(dá)岸邊，則可行的辦法是()A．步行 B．揮動雙臂C．在冰面上滾動 D．脫去外衣拋向岸的反方向答案：D第三十四頁，共44頁。2．運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后，火箭做加速運(yùn)動的原因是()A．燃料推動(tuīdòng)空氣，空氣的反作用力推動(tuīdòng)火箭B．火箭發(fā)動機(jī)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(tuīdòng)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(tuīdòng)火箭D．火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動(tuīdòng)火箭第三十五頁，共44頁。解析：火箭工作的原理是利用(lìyòng)反沖運(yùn)動，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓氣體從尾部噴出，使得火箭獲得反沖速度，故正確答案為B．答案：B第三十六頁，共44頁。答案(dáàn)：A第三十七頁，共44頁。4．小車上裝有一桶水，靜止在光滑(guānghuá)水平地面上，如圖所示，桶的前、后、底及側(cè)面各裝有一個閥門，分別為S1、S2、S3、S4(圖中未全畫出)．要使小車向前運(yùn)動，可采用的方法是()A．打開閥門S1 B．打開閥門S2C．打開閥門S3 D．打開閥門S4第三十八頁，共44頁。解析：據(jù)水和車組成的系統(tǒng)動量守恒，原來系統(tǒng)動量為0，由0＝m水v水＋m車v車知，車的運(yùn)動方向與水的運(yùn)動方向相反(xiāngfǎn)，故水應(yīng)向后噴出．答案：B第三十九頁，共44頁。5．小船相對于地面以速度v向東行駛，若在船上以相對于地面相同的速率2v分別水平向東和向西拋出兩個質(zhì)量相等的重物(zhònɡwù)，則小船的速度將()A．不變 B．減小C．增大 D．速度為零答案：C第四十頁，共44頁。6．平板車停