高中16.5《反冲运动 火箭》学案

16.5《反冲运动 火箭》学案 【学习目标】 1.了解反冲运动的概念及反冲运动的一些应用. 2.知道反冲运动的原理．(重点) 3.掌握应用动量守恒定律解决反冲运动问题．(重点、难点) 4.了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素．(难点) 【自主检测 】一、反冲 1、一个静止的物体在____________的作用下分裂为两个部分，由动量 守恒定律可知：一部分向某个方向运动，而另一部_______________ 运动，我们称为反冲。此时动量守恒定律的表达式可表示为： _______________。 2、反冲现象在生活中有着广泛的应用，比如灌溉喷水器、反击式水 轮机、喷气式飞机、火箭等，但我们也要____反冲现象存在着弊端， 用枪射击时，子弹向前飞去，由于反冲现象枪身会________，从而影 响射击的________。 二、火箭 1、工作原理：火箭的飞行应用了_____的原理，火箭的燃料点燃后 燃烧生成的高温燃气以很大的速度______喷出，火箭由于反冲而向 前运动。2、影响火箭获得速度大小的因素：（1）____________；（2）质量比 （火箭______的质量与火箭____________质量之比）；（3）______越大，______越大，火箭最终获得的速度就越大。 3、现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头、人造卫星 或宇宙飞船，即利用火箭作为运载工具。 考点 1．反冲运动的特点和规律 (1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动，一般情况下，系 统动量守恒，或系统在某一方向上动量守恒． (2)物体间发生相互作用时，有其他形式的能转变为机械能，所以系 统的总动能增加，作用力和反作用力都做正功． 2．处理反冲运动应注意的问题 (1)速度的方向 对于原来静止的整体，抛出部分与剩余部分的运动方向必然相反 ．在列动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向， 则反方向的速度应取负值． (2)相对速度问题 在反冲运动中，有时遇到的速度是两物体的相对速度．此类问题 中应先将相对速度转换成对地的速度后，再列动量守恒定律方程． (3)变质量问题 如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不 断减小，此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有 气体为研究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究． 【例 1】一火箭喷气发动机每次喷出 m＝200 g 的气体，气体离开发动机喷出时的速度 v＝1 000 m/s(相对地面)，设火箭质量 M＝300 kg，发动机每秒喷气 20 次．求当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？变式：例题 1 中，若发动机每次喷出 2 kg 气体，气体离开发动机喷出时的速度 v＝1 000 m/s 改为相对火箭，则当第一次气体喷出后，火箭的速度多大？ 分析火箭类问题应注意的问题 (1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小 ，故在应用动量守恒定律时，必须取在同一相互作用时间内的火箭和 喷出的气体为研究对象．注意反冲前、后各物体质量的变化． (2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否是同一参考系， 如果不是同一参考系要设法予以调整，一般情况要转换成对地球的 速度． (3)列方程时要注意初、末状态动量的方向．反冲物体速度的方向与 原物体的运动方向是相反的． 考点 2：人船模型 (1)定义 两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为 零，则动量守恒．在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大 小之比等于质量的反比．这样的问题归为“人船模型”问题. (2)特点 ①两物体满足动量守恒定律：m1 v 1－m2 v 2＝0.②运动特点：人动船动，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左 船右；人船位移比等于它们质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)v 1x1 m2 比等于它们质量的反比，即x2＝ v 2 ＝m1 . ③应用此关系时要注意一个问题：即公式中 v 1、 v 2 和 x1、x2 一 般都是相对地面而言的． 【例 2】 质量为 M 的热气球吊筐中有一质量为 m 的人，共同静止在距地面为 h 的高空中．现从气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳 能安全滑到地面，则软绳至少有多长？ 解决“人船模型”应注意两点 (1)适用条件： ①系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零； ②在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水 平方向或竖直方向)． (3)画草图：解题时要画出各物体的位移关系草图，找出各长度间的 关系，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移． 【课堂反馈】 1、下列运动属于反冲运动的是（ ） A、乒乓球碰到墙壁后弹回 B、发射炮弹后炮身后退 C、喷气式飞机喷气飞行 D、火箭的发射[来源:学_ 科_网 Z_X_X _K] 2．假定冰面是光滑的 ，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是 ( )A．步行 B．挥动双臂[来源:学 ,科, 网 Z,X, X,K] C．在冰面上滚动 D．脱去外衣抛向岸的反方向 3、运送人造卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是A．火箭发动机将燃料燃 烧产生的气体向后推出，气体给火箭的 反作用力推动火箭[来源 :学科网 ZXX K] B．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭 C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动 火箭 D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭[来源 :学, 科,网 Z ,X,X, K] 4、采取下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行速度( ) A. 使喷出的气体速度增大 B. 使喷出的气体温度更高 C. 使喷出的气体质量更大 D. 使喷出的气体密度更小 5．静止的实验火箭，总质量为 M，当它以对地速度 v0 喷出质量为 m 的高温气体后，火箭的速度为 ( ) A． mv0/(M- m) ； B．— mv0/(M- m)； C． mv0/M D．— mv0 /M 6、一只青蛙，蹲在置于水平地面上的长木板一端，并沿板的方向朝 另一端跳，在下列情况下，青蛙一定不能跳过长木板的是 （ ） A．木板的上表面光滑而底面粗糙 B．木板的上表面粗糙而底面 光滑 C．木板的上下表面都 粗糙 D．木板的上下表面都光滑