新教材高中物理第一章動(dòng)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(cè)

第一章

動(dòng)量守恒定律第6節(jié)

反沖現(xiàn)象

火箭課標(biāo)解讀課標(biāo)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(yīng)用。2.理解反沖現(xiàn)象的原理，能夠應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)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(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用。2.科學(xué)思維：會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決相關(guān)反沖問(wèn)題。3.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：了解航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行，了解中國(guó)火箭發(fā)展歷程，增強(qiáng)民族自豪感。要點(diǎn)反沖現(xiàn)象發(fā)射炮彈時(shí)，炮彈從炮筒中飛出，炮身則向后退。炮身的這種后退運(yùn)動(dòng)叫作_______①。反沖（1）把一個(gè)氣球吹起來(lái)，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(yùn)動(dòng)。氣球?yàn)槭裁磿?huì)沿氣嘴相反方向運(yùn)動(dòng)？提示氣體噴出是因?yàn)榍虮趯?duì)球內(nèi)氣體有作用力,使氣體的動(dòng)量增加，氣體對(duì)球壁的反作用力使氣球的動(dòng)量也增加。（2）假如在月球上建一飛機(jī)場(chǎng)，應(yīng)配置噴氣式飛機(jī)還是螺旋槳飛機(jī)呢？提示應(yīng)配置噴氣式飛機(jī)。噴氣式飛機(jī)利用反沖運(yùn)動(dòng)原理，可以在真空中飛行，而螺旋槳飛機(jī)是靠轉(zhuǎn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)。2.反沖現(xiàn)象中，系統(tǒng)內(nèi)力很大，外力可忽略，滿足動(dòng)量守恒定律。探究點(diǎn)一

反沖現(xiàn)象

提示這位同學(xué)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(dòng)量守恒定律。在她向前跳起瞬間，船要向后運(yùn)動(dòng)。1.反沖的理解根據(jù)動(dòng)量守恒定律，如果一個(gè)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(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng)。2.反沖運(yùn)動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)（1）物體的兩個(gè)不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)。（2）反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用的內(nèi)力一般情況下遠(yuǎn)大于外力或在某一方向上內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以可以用動(dòng)量守恒定律或在某一方向上應(yīng)用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理。（3）反沖運(yùn)動(dòng)中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動(dòng)能增加。3.討論反沖運(yùn)動(dòng)是應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題（1）速度的方向性：對(duì)于原來(lái)靜止的整體，當(dāng)被拋出部分具有速度時(shí)，剩余部分的反沖是相對(duì)于拋出部分來(lái)說(shuō)的，兩者的運(yùn)動(dòng)方向必然相反。在列動(dòng)量守恒方程時(shí)，可規(guī)定任意某一部分的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍瑒t反方向運(yùn)動(dòng)的這一部分的速度要取負(fù)值。（2）速度的相對(duì)性：反沖運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題中，有時(shí)遇到的速度是相互作用的兩物體的相對(duì)速度，但是動(dòng)量守恒定律中要求速度是對(duì)同一慣性參考系的速度（通常為對(duì)地的速度），因此應(yīng)先將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度，再列動(dòng)量守恒定律關(guān)系式。（3）變質(zhì)量問(wèn)題：在反沖運(yùn)動(dòng)中會(huì)經(jīng)常遇到變質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng)，如在火箭的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨著燃料的消耗，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，此時(shí)必須取火箭本身和在相互作用的短時(shí)間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對(duì)象，取相互作用的這個(gè)過(guò)程進(jìn)行研究。

易錯(cuò)提醒反沖運(yùn)動(dòng)的特別提醒（1）外力的存在，不影響系統(tǒng)的動(dòng)量守恒。（2）內(nèi)力做的功往往會(huì)改變系統(tǒng)的總動(dòng)能。（3）要明確反沖運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的過(guò)程，弄清初、末狀態(tài)的速度大小和方向的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

C

A

探究點(diǎn)二

火箭1.2020年11月24日4時(shí)30分，中國(guó)在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)，用長(zhǎng)征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號(hào)探測(cè)器，順利將探測(cè)器送入預(yù)定軌道。長(zhǎng)征五號(hào)火箭高57米，重約879噸，地面起飛總推力約1052.4噸（嚴(yán)格來(lái)講應(yīng)該為10524千牛，用噸表示是為了便于直觀理解）。因?yàn)榛鸺耐屏Υ笥谥亓Γ跃湍芗铀偻巷w了。長(zhǎng)征五號(hào)由芯一級(jí)、芯二級(jí)和四個(gè)助推器組成，芯級(jí)火箭的直徑達(dá)5米，四個(gè)助推器的直徑均為3.35米。火箭整體看起來(lái)比較粗大，因此有“胖五”的昵稱。你知道我國(guó)“長(zhǎng)征”號(hào)系列火箭是怎樣將探測(cè)器送上太空的嗎？提示火箭靠噴射高溫高壓燃?xì)猥@得反作用力，將探測(cè)器送入太空。

技巧點(diǎn)撥火箭類反沖問(wèn)題解題要領(lǐng)（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(duì)應(yīng)的質(zhì)量。（3）列方程時(shí)要注意初、末狀態(tài)動(dòng)量的方向，一般而言，反沖部分速度的方向與另一部分的運(yùn)動(dòng)方向是相反的。1.火箭發(fā)射后，在升空過(guò)程中向后噴出高速燃?xì)?，從而獲得較大的前進(jìn)速度。燃料耗盡時(shí)，火箭達(dá)到最大速度，對(duì)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(diǎn)即可判斷。

B

B

D

BD

1.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(dòng)的原因是(

)A.燃料推動(dòng)空氣，空氣的反作用力推動(dòng)火箭B.火箭發(fā)動(dòng)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(dòng)火箭C.火箭吸入空氣，然后向后排出，空氣對(duì)火箭的反作用力推動(dòng)火箭D.火箭燃料燃燒放熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動(dòng)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(shí)使火箭獲得反沖速度。2.（多選）手持籃球的跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員起跳后，當(dāng)他運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)欲提高跳遠(yuǎn)成績(jī)，運(yùn)動(dòng)員應(yīng)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(yuǎn)成績(jī)，要么使運(yùn)動(dòng)員獲得更大的水平速度，C選項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)；要么使運(yùn)動(dòng)員延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間，D選項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)。

CD4.一炮艦在湖面上勻速行駛，突然從船頭和船尾同時(shí)向前和向后發(fā)射一發(fā)炮彈，設(shè)兩炮彈質(zhì)量相等，相對(duì)于地面的速率相等，牽引力、阻力均不變，則船的動(dòng)量和速度的變化情況是(

)A.動(dòng)量不變，速度增大 B.動(dòng)量變小，速度不變C.動(dòng)量增大，速度增大 D.動(dòng)量增大，速度減小A[解析]炮艦具有一向前的動(dòng)量，在發(fā)射炮彈的過(guò)程中動(dòng)量守恒，由于兩發(fā)炮彈的總動(dòng)量為零，因而船的動(dòng)量不變，又因?yàn)榇l(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(jì)水的阻力，船的運(yùn)動(dòng)情況是(

)A.向前運(yùn)動(dòng) B.向后運(yùn)動(dòng) C.靜止 D.無(wú)法判斷A[解析]雖然抽油的過(guò)程屬于船與油的內(nèi)力作用，但油的質(zhì)量發(fā)生了轉(zhuǎn)移，從前艙轉(zhuǎn)到了后艙，相當(dāng)于人從船的一頭走到另一頭的過(guò)程，故A正確。

C

AC

A

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