高中物理第十六章动量守恒定律第5节反冲运动节火箭学案新人教版选修3_5

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1、5反冲运动火箭1．知道反冲运动的原理，会应用动量守恒定律解决有关反冲运动的问题。2．知道火箭的原理及其应用。3．了解航天技术的发展和宇宙航行。天宫一号和神舟八号的“天宫之吻”，标志着我国航天技术达到了新的高度。航天工程离不开火箭，你知道火箭的工作原理吗？提示：利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的速度。1．反冲运动(1)定义：如果一个静止的物体在____的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向______方向运动。这个现象叫做反冲。(2)原理：反冲运动的原

2、理是____________。(3)反冲现象的应用及防止。①应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边____。②防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的______，所以用步枪射击时要把枪身抵在____，以减少反冲的影响。2．火箭(1)工作原理：利用____运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的____。(2)影响火箭获得速度大小的因素。①喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2000～4000m/s。②质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体_

3、___之比。喷气速度越____，质量比越____，火箭获得的速度越大。答案：1．(1)内力相反的(2)动量守恒定律(3)旋转准确性肩部2．(1)反冲速度(2)质量大大一、反冲运动的理解1．反冲运动的特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理。(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加。2．讨论反冲运动时应注意的问题(1)速度的相对性：解决反冲运动的问题时，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度。由于动量守恒定律中

4、要求速度为相对同一参考系的速度，即对地的速度。因此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。(2)变质量问题：在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，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。二、“人船模型”1．“人船模型”问题的特征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．处理“人船模型”问题的

5、关键(1)利用动量守恒，确定两物体速度关系，再确定两物体通过的位移的关系。由于动量守恒，所以任一时刻系统的总动量为零，动量守恒式可写成m1v1＝m2v2的形式(v1、v2为两物体的瞬时速率)，表明任意时刻的瞬时速率都与各物体的质量成反比。所以全过程的平均速度也与质量成反比。进而可得两物体的位移大小与各物体的质量成反比，即＝。(2)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。(3)适用条件：“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题。适用条件是：①系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量守恒。②在系统内

6、发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移。这一模型，还可进一步推广到其他类似的现象中，解决大量的实际问题，例如人沿着静止在空中的热气球下面的软梯滑下或攀上，求气球上升或下降高度的问题；小球沿弧形槽滑下，求弧形槽移动距离的问题等。类型一反冲运动的理解与应用【例题1】(1)把下列现象中属于反冲运动的序号填写在横线上________。A．喷气式飞机的运动B．直升机的运动C．火箭的运动D．反击式水轮机的转动E．子弹射出后，枪身的后退(2)一个静止的质量为m1的不稳定原子核，当它放射出

7、质量为m2、速度为v的粒子后，原子核剩余部分的速度变为多少？点拨：反冲运动遵守动量守恒定律。解析：(1)直升机是靠空气的推力上升的，而喷气式飞机、火箭、反击式水轮机、子弹都是靠自身一部分分离时的反冲向相反方向运动的。(2)原来静止的原子核，当其一部分以速度v运动，剩余部分将向反方向运动，即做反冲运动。由反冲原理得0＝m2v＋(m1－m2)v′，v′＝－。答案：(1)ACDE(2)，与v的方向相反题后反思：(1)固体、液体和气体都能发生反冲运动；(2)一切反冲运动都遵循动量守恒定律。触类旁通：在例题1(2)中，系统增加的

8、机械能是多少？类型二平均动量守恒——人船模型【例题2】如图所示，长为l，质量为m的小船停在静水中，一个质量为m′的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，小船对地的位移是多少？点拨：人船平均动量的矢量和为零，用位移替代平均速度，建立位移关系求解。解析：如图所示，人和小船组成的系统在水平方向不受外力，动量守恒。假设某