2017-2018学年高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 1.4 反冲运动教学案 粤教版选修3-5.doc

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1、第四节　反冲运动[目标定位]　1.了解反冲运动及反冲运动的应用.2.能够应用动量守恒定律解决反冲运动的相关问题.3.了解火箭的飞行原理及决定火箭最终速度大小的因素．一、反冲运动1．反冲：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的现象叫反冲．2．反冲现象遵循动量守恒定律想一想　为什么反冲运动系统动量守恒？答案　反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受的合外力不为零，但由于系统内力远远大于外力，所以系统的总动量是守恒的．二、火箭1．工作原理：火箭的工作原理是反冲运动，其反冲过程动量守恒．它靠向后喷出的气流的反冲作

2、用而获得向前的速度．2．火箭的最终速度取决于两个条件：一是向后的喷气速度v；二是质量比，即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比．预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中问题1问题2问题3一、对反冲运动的理解1．反冲运动的特点及遵循的规律(1)特点：是物体之间的作用力与反作用力产生的效果．(2)条件：①系统不受外力或所受外力之和为零；②内力远大于外力；③系统在某一方向上不受外力或该方向所受外力之和为零；(3)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，被抛出部分具有速度时，剩余部分的速度方向与被

3、抛出部分的速度方向必然相反．(2)速度的相对性：一般都指对地速度．【例1】　质量相等的A、B两球之间压缩一根轻质弹簧，静置于光滑水平桌面上，当用板挡住小球A而只释放B球时，B球被弹出落到距桌边水平距离为s的地面上，如图1所示．若再次以相同力压缩该弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，则B球的落地点距桌边(　　)图1A.B.sC．sD.s答案　D解析　挡板挡住A球时，弹簧的弹性势能全部转化为B球的动能，有Ep＝mv，挡板撤走后，弹性势能被两球平分，则有Ep＝2×mvB′2，由以上两式解得vB′＝vB，由平抛运动知识可知s＝vBt，s′＝vB′t，所以s＝s

4、，D对．针对训练　如图2所示是一门旧式大炮，炮车和炮弹的质量分别是M和m，炮筒与地面的夹角为α，炮弹出口时相对于地面的速度为v0.不计炮车与地面的摩擦，求炮身向后反冲的速度v为________．图2答案　解析　取炮弹与炮车组成的系统为研究对象，因不计炮车与地面的摩擦，所以水平方向动量守恒．炮弹发射前，系统的总动量为零，炮弹发射后，炮弹的水平分速度为v0cosα，根据动量守恒定律有：mv0cosα－Mv＝0所以炮车向后反冲的速度为v＝.二、火箭的原理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(火箭开始起飞时的质量与燃料燃尽时的质量之比)两个因素决

5、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．【例2】　一火箭喷气发动机每次喷出m＝200g的气体，气体离开发动机喷出时的对地速度v＝1000m/s.设火箭质量M＝300kg，发动机每秒钟喷气20次．(计算结果在小数点后保留一位有效数字)(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？(2)运动第1s末，火箭的速度多大？答案　(1)2.0m/s　(2)13.

6、5m/s解析　火箭喷气属于反冲现象，火箭和气体组成的系统动量守恒，运用动量守恒定律求解．(1)选取整体为研究对象，运用动量守恒定律求解．设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的三次气体为研究对象，据动量守恒定律得：(M－3m)v3－3mv＝0，故v3＝≈2.0m/s(2)发动机每秒钟喷气20次，以火箭和喷出的20次气体为研究对象，根据动量守恒定律得：(M－20m)v20－20mv＝0，故v20＝≈13.5m/s.借题发挥　分析火箭类问题应注意的三个问题(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

7、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为同一参考系，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同的．三、反冲运动的应用——“人船模型”1．“人船模型”问题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．人船模型的特点(1)两物体满足动量守恒定律：m11－

8、m22＝0.(2)运动特点：人动船动，人停船停，人快