【課件】反沖現(xiàn)象+火箭+課件-高二上學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

第一章

動量守恒定律

1.6反沖現(xiàn)象

火箭課堂引入放開充氣的氣球做一做：氣球吹氣后，固定好，再放開，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？生活中類似的例子課堂引入烏賊噴墨煙

花水火箭一、反沖1.定義：步槍槍身、炮身的這種后退運動叫做反沖。靜止的物體內力作用分裂為兩部分：一部分向某個方向運動另一部分必然向相反的方向運動新知學習——反沖觀察、分析實驗現(xiàn)象回答問題：實驗一：充氣氣球固定在小車上，氣球放氣實驗二：塞有橡膠塞的試管固定在小車上，加熱試管觀察實驗

總結歸納（1）反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)內力有什么特點？（2）系統(tǒng)還受到什么外力，內力與外力大小關系如何？（3）根據(jù)以上分析，可以用哪些物理原理解決反沖問題？系統(tǒng)動能如何變化？2.特點：新知學習——反沖適用動量守恒定律①系統(tǒng)內力突然發(fā)生，時間短，作用強。②系統(tǒng)所受外力一般不為零，但遠遠小于內力。系統(tǒng)動能增加，由其他形式的能轉化而來（1）反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)內力具有什么特點？（2）系統(tǒng)還受到什么外力，內力與外力大小關系如何？（3）根據(jù)以上分析，可以用哪些物理原理解決反沖問題？系統(tǒng)動能如何變化？3.用動量守恒定律解釋現(xiàn)象——為什么氣球與小車向右運動？研究對象：

組成的系統(tǒng)動量守恒新知學習——反沖

m氣v氣

+mv=0m為氣球和小車的質量氣球（包括里面氣體）、小車系統(tǒng)初動量：

系統(tǒng)末動量：

0

m氣v氣

+mv

m氣

v氣mv

動量守恒方程：（取水平向左為正方向）

系統(tǒng)水平末動量：

m塞vx

+mv

0新知學習——反沖3.用動量守恒定律解釋現(xiàn)象——為什么試管與小車向右運動？m為試管和小車的質量研究對象：

組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒

m塞vx

+mv=0試管、橡膠塞、小車系統(tǒng)水平初動量：

m塞

v塞mv

動量守恒方程：（取水平向左為正方向）vx

4.反沖的防止與應用止退犁用步槍射擊時要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響（1）防止新知學習——反沖4.反沖的防止與應用裝在履帶式車上止退犁止退犁炮車設計有止退犁和緩沖裝置，以減少反沖的影響，提高精度（1）防止新知學習——反沖4.反沖的防止與應用（2）應用新知學習——反沖

灌溉噴水器是利用反沖原理設計的一種自動灌溉裝置，轉動方向與水的噴射方向相反,水的前進導致管的后退，彎管就旋轉起來?！俟喔葒娝鳎?）應用——②水上滑行4.反沖的防止與應用新知學習——反沖（2）應用——③噴氣飛機4.反沖的防止與應用新知學習——反沖二、火箭我國早在宋代就發(fā)明了火箭，在箭桿上捆一個前端封閉的火藥筒，火藥點燃后生成的燃氣以很大的速度向后噴出，火箭由于反沖而向前運動。反沖應用——火箭1.古代火箭現(xiàn)代火箭主要由殼體和燃料組成，殼體是圓筒形的，前端是封閉的尖端，后端有尾噴管，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣從尾噴管迅速噴出，火箭就向前飛去。2.現(xiàn)代火箭反沖應用——火箭火箭發(fā)射速度與什么因素有關？噴氣前系統(tǒng)的動量是

噴氣后系統(tǒng)的動量是

m?v+?mu0以

為參考系火箭發(fā)射速度與什么因素有關？設置物理情景（同課本26頁）：設火箭飛行時在極短的時間?t內噴射燃氣的質量是?m，噴出的燃氣相對噴氣前火箭的速度是u，噴出燃氣后火箭的質量是m，求火箭在這樣的一次噴氣后增加的速度?v.

組成的系統(tǒng)動量守恒根據(jù)動量守恒定律，有

解出火箭與燃氣噴氣前的火箭u反沖應用——火箭火箭噴出的燃氣的速度u越大、火箭噴出物質的質量與火箭本身質量之比越大，火箭獲得的速度?v就越大。噴氣的速度：目前常用的液體燃料是液氫，用液氧做氧化劑，火箭發(fā)動機噴氣速度范圍在2000m/s~5000m/s

質量比(火箭起飛時質量與火箭除燃料外的箭體質量之比)火箭在飛行過程中拋掉空殼后，可以使m變得更小，使得質量比增大，進而提高火箭最終所能獲得的速度。反沖應用——火箭要提高火箭的速度，需要在減輕火箭本身質量上面下功夫?？茖W家提出多級火箭的概念：把火箭一級一級接在一起，第一級燃料用完后把箭體拋棄，減輕負擔，然后第二級開始工作，一級一級連續(xù)工作，理論上火箭速度可以提的很高。實際應用中一般不會超過4級，因為級數(shù)太多時，連接機構和控制機構的質量會增加很多，工作的可靠性也會降低。反沖應用——火箭2023年10月26日11時14分，搭載神舟十七號載人飛船的長征二號F遙十七運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射.課堂練習1.（同課本28頁）一個連同裝備共有M=100kg的宇航員，脫離宇宙飛船后，在離飛船s=45m的位置與飛船處于相對靜止狀態(tài)。裝備中有一高壓氣源，能以v氣=50m/s的速度噴出氣體。航天員為了能在10min內返回飛船，他需要在開始返回的瞬間一次性向后噴出多少氣體？解：設宇航員的速度為v，有s

=

vt

v氣v

取氣體運動方向為正方向

對宇航員和氣體，根據(jù)動量守恒有

0=m氣v氣

-

(M-m氣)v代入數(shù)據(jù)得

m氣=0.15kgm氣M-m氣2.2020年11月24日4時30分，我國在文昌航天發(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，這一高光時刻吸引了全球的關注。假設火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m=200g的氣體，氣體噴出時的速度v=1000m/s。設火箭質量M=300kg，發(fā)動機每秒鐘噴氣20次。(1)當?shù)谌螄姵鰵怏w后，火箭的速度為多大？(2)運動第1s末，火箭的速度為多大？(1)設噴出三次氣體后火箭的速度為v3，對火箭和噴出的三次氣體，由動量守恒定律有：

(M－3m)v3－3mv＝0

解得

v3＝2m/s(2)對火箭和噴出的20次氣體，由動量守恒定律有：

(M－20m)v20－20mv＝0

解得v20＝13.5m/s解：課堂練習1、反沖現(xiàn)象：靜止或運動的物體分離