高中物理 第一章 反冲运动学案（含解析）粤教版选修3-5

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1、学案7　反冲运动[学习目标定位]1.认识反冲运动，能举出几个反冲运动的实例.2.结合动量守恒定律对反冲现象做出解释；进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力.3.知道火箭的飞行原理和主要用途，了解我国航空、航天事业的巨大成就．1．动量守恒定律的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′.若两物体相互作用后都静止，则m1v1＋m2v2＝0.若两物体相互作用前的速度为零，相互作用后的速度分别为v1′和v2′，则m1v1′＋m2v2′＝0.2．牛顿第三定律：相互作用的两个物体间的作用力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上．3．反冲运动反冲运动是一种常见的现象．

2、射击时子弹向前飞出，枪身会向后退；节日放烟花时，火药气体向下喷出，烟花会向上飞．它们共同的特点是：当一个物体向某一方向射出(或抛出)其中的一部分时，这个物体的剩余部分将向相反方向运动．在抛射的短暂时间内，物体系统不受外力作用或所受外力作用远小于内力，反冲运动遵循动量守恒定律．4．火箭的发射利用了反冲现象．燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度v和质量比(火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比)两个因素决定．解决学生疑难点：　一、反冲运动的特点及应用[问题设计]两位同学在公园里划船，租船的时间将到，他们把小船划向码头．当小船离码头大约1.5m左右时，有一位同学心想：自己在

3、体育课上立定跳远的成绩从未低于2m，跳到岸上绝对没有问题．于是她纵身一跳，结果却掉到了水里，她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？答案　这位同学与船(包括船上的同学)组成的系统在不考虑水阻力的情况下，水平方向所受合外力为零，系统水平方向动量守恒．她在跳出瞬间，船要向后运动．[要点提炼]1．反冲运动的特点及遵循的规律(1)反冲运动的特点：反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果．(2)反冲运动过程中一般满足：①系统不受外力或所受外力之和为零；②系统虽然受到外力作用，但内力远大于外力；③系统虽然所受外力之和不为零，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力

4、之和为零．所以反冲运动遵循动量守恒定律．2．讨论反冲运动应注意的两个问题(1)速度的反向性对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反．(2)速度的相对性反冲运动中存在相互作用的物体间发生相对运动，已知条件中告知的常常是物体间的相对速度，在应用动量守恒定律时，应将相对速度转换为对地速度．二、火箭的工作原理[问题设计]设火箭发射前的总质量是M，燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v，试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度v′.答案　在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以动量守恒．取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总

5、动量为0，发射后的总动量为mv′－(M－m)v则由动量守恒定律得mv′－(M－m)v＝0所以v′＝v＝v[要点提炼]1．火箭燃料燃尽时火箭获得的最大速度由喷气速度v和质量比(火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比)两个因素决定．2．火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用．在火箭运动的过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，对于这一类的问题，可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为研究对象，取相互作用的整个过程为研究过程，运用动量守恒的观点解决问题．三、“人船模型”探究1．两物体满足动量守恒定律：m11－m22＝0.2．运动特点：人动船动，人

6、静船静，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)比等于它们质量的反比，即＝＝.3．应用此关系时要注意一个问题：即公式中v、和x一般都是相对地面而言的．一、反冲运动的应用例1　反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动．如果小车的总质量M＝3kg，水平喷出的橡皮塞的质量m＝0.1kg.(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v＝2.9m/s，求小车的反冲速度．(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60°角，小车的反冲速度又如何？解析　(1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零，系统总

7、动量为零．取橡皮塞运动的方向为正方向根据动量守恒定律可得，mv＋(M－m)v′＝0v′＝－v＝－×2.9m/s＝－0.1m/s负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲速度大小是0.1m/s.(2)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒．取橡皮塞运动的方向为正方向，有mvcos60°＋(M－m)v″＝0v″＝－＝－m/s＝－0.05m/s负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲速度大小是0.05m/s.答案　(1)0.1m/s，方向与橡皮塞运动的方向相反(2)0.05m/s，方向与橡皮塞运动的方向相反