反沖運動 火箭

1、教學(xué)設(shè)計5 反沖運動 火箭教材分析本章首先通過對一維碰撞過程的實驗探究和理論分析得出動量守恒定律，接下來將動量守恒定律的應(yīng)用擴展到了微觀粒子的碰撞和反沖運動領(lǐng)域，而本節(jié)反沖運動又是火箭制作的基本原理，與現(xiàn)實生活聯(lián)系緊密，不僅可以幫助學(xué)生鞏固動量守恒定律，又可以解釋生活中的一些現(xiàn)象，在本章中的地位比較重要。學(xué)情分析知識儲備學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了動量守恒定律，對動量守恒定律有一定的理解，通過這節(jié)課可以強化學(xué)生對動量守恒的理解。心理特點但由于年齡和心理限制，仍以感性認(rèn)識為主，還缺乏從具體到抽象的歸納和概括能力。思維障礙經(jīng)過高一的物理學(xué)習(xí)，高二學(xué)生有了較成熟的物理思維和較強的邏輯分析能力。教學(xué)目標(biāo)知識與技能1

2、、進一步鞏固動量守恒定律；2、知道反沖運動和火箭的工作原理，了解反沖運動的應(yīng)用；3、了解航天技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用；4、理解反沖運動的物理實質(zhì)，能夠運用動量守恒定律分析、解決有關(guān)反沖運動的問題； 5、經(jīng)歷實驗探究，認(rèn)識反沖運動，能結(jié)合動量守恒定律對反沖現(xiàn)象作出解釋，進一步提高運用動量守恒定律分析和解決實際問題的能力。過程與方法1、 通過觀察反沖現(xiàn)象，尋找它們共同規(guī)律的過程培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和發(fā)現(xiàn)問題的能力；2、 通過實驗探究來感受反沖現(xiàn)象，從而突破難點和重點；3、 通過嫦娥三號發(fā)射視頻，更好的了解反沖在日常生活中的應(yīng)用。情感態(tài)度與價值觀1、培養(yǎng)學(xué)生動手動腦的能力，發(fā)掘?qū)W生探索新知識的潛能。體會自然規(guī)

3、律的奧妙；感受科技術(shù)對社會進步的巨大推動作用；2、理論聯(lián)系實際，體會物理的實用性和趣味性, 激發(fā)學(xué)習(xí)興趣。3、知道火箭飛行的原理和主要用途，了解我國的航天事業(yè)的巨大成就和當(dāng)前的航空、航天計劃，激發(fā)學(xué)生熱愛祖國的情感。重難點重點1、什么是反沖運動；2、應(yīng)用動量守恒定律正確處理噴氣式飛機、火箭、反擊式水船等問題。難點如何應(yīng)用動量守恒定律分析、解決反沖運動。教法學(xué)法教法實驗探究法、講授法、討論法等多種教學(xué)方法綜合運用。學(xué)法通過運用觀察法、討論法、主動學(xué)習(xí)法，提出問題，分析問題，在獲得感性認(rèn)識的同時，積極思維，主動探索知識。教具多媒體課件、視頻、氣球、礦泉水瓶制作反擊式水輪機模型、試管和小車做的大炮模

4、型、塑料泡沫制作的反沖式水船、玻璃板等。課時一課時教學(xué)流程設(shè)計環(huán)節(jié)教學(xué)活動學(xué)生活動創(chuàng)設(shè)情景引入新課引入教師：我們小時候都看過動畫片，下面我們來一起欣賞貓和老鼠之船上的貓,動畫中的貓為什么能離開地球，飛上天空呢?圖1學(xué)生：觀察思考，積極發(fā)言，說出該貓升空是因為作用力與反作用力反沖到天空的。老師：在日常生活中類似這樣的運動很多，本節(jié)課我們就來研究這種運動。創(chuàng)設(shè)情境觀察思考學(xué)生積極發(fā)言提出看法積極思考教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)過程設(shè)計教學(xué)過程設(shè)計1、 探究性實驗演示實驗1請幾個學(xué)生一起當(dāng)眾吹一個氣球，然后，讓氣球開口向自己放手，看到氣球直向?qū)W生飛去，活躍課堂氛圍

5、。思考1：實驗1中，氣球為什么會沿氣嘴相反方向運動？學(xué)生：是由于氣體的向氣嘴噴出的原因，由于作用力與反作用力的原因?qū)е職馇蛳蛳喾捶较蜻\動。圖2教師：對氣球吹氣時，氣球是發(fā)生形變的，說明氣球內(nèi)部的氣體對氣球有一個作用力，而氣球要恢復(fù)形變，從而對氣體有一個作用力。當(dāng)放手時氣球?qū)姵龅臍怏w有一個力的作用，由牛頓第三定律知道噴出的氣體對剩余部分和氣球也有一個反作用力，所以氣球從相反方向飛出去。演示實驗2把彎管裝在可以旋轉(zhuǎn)的盛水容器的下部，當(dāng)水從彎管流出時，容器就旋轉(zhuǎn)起來。實驗2中，水瓶為什么會旋轉(zhuǎn)起來呢？學(xué)生：由于水從細(xì)管中流出來，導(dǎo)致水瓶旋轉(zhuǎn)起來。教師：水流出是因為受到力的作用，根據(jù)牛頓第三定律知道

6、，流出的水對細(xì)管也有一個反作用力，從而瓶子旋轉(zhuǎn)起來，這就是我們反擊式水輪機的模型?？雌饋砗芎唵蔚膸讉€實驗，其中包含了很多現(xiàn)代科技的基本原理：如火箭的發(fā)射，人造衛(wèi)星的上天，反擊式水輪機等。學(xué)生舉例：你能舉出日常生活中哪些運動類似氣球、水瓶所做的運動呢？學(xué)生；節(jié)日放的煙花、噴氣式飛機、烏賊和章魚游泳，火箭、飛天候等所做的運動。二、反沖運動教師：請大家總結(jié)上述運動的特點，教師結(jié)合學(xué)生的敘述總結(jié)得到：如果一個靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂成兩部分，一部分向某個方向運動，另一部分將向相反的方向運動。這個現(xiàn)象叫反沖運動。教師：我們再進行深入分析(1) 用動量定理分析舉大炮放炮的例子，說明在炮彈和炮筒間存在火

7、藥，火藥燃燒放出高壓，高溫的氣體，該氣體對炮彈有一個作用力，反過來該氣體對炮筒也有一個反作用力，從而使炮彈向前，炮筒向后運動。在這個過程中有內(nèi)能轉(zhuǎn)化成動能，導(dǎo)致機械能增加。圖3從而分析氣體噴出是因為球壁對球內(nèi)氣體有作用力的沖量使氣體的動量增加，氣體對球壁的反作用力沖量使氣球的動量也增加。(2) 動量守恒動量分析：系統(tǒng)的合外力一般不為零；但反沖運動中如果屬于內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力的情況，可認(rèn)為反沖運動中系統(tǒng)動量是守恒的。綜上可得反沖運動的原理：反沖運動是相互作用物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果。反沖過程中，系統(tǒng)的合外力一般不為零；但反沖運動中如果屬于內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力的情況，可認(rèn)為反沖運動中系統(tǒng)動量是守

8、恒的。教師：進行深入理解：（1） 速度的反向性:一靜止的質(zhì)量為M的氣球和氣體，以對地速度v放出質(zhì)量m的氣體，研究剩余部分和氣球相對于地的速度，設(shè)v方向為正方向。學(xué)生推導(dǎo)得到：（2） 速度的相對性：系統(tǒng)中的每一個物體必須選同一個參考系，通常以地面為參考系，速度則為對地速度。（3） 變質(zhì)量問題：在反沖運動過程中，一般質(zhì)量會發(fā)生變化，因此需要我們注意系統(tǒng)的選取。教師：生活中的反沖運動：（1） 用動畫演示大炮和噴氣式飛機的反沖現(xiàn)象；（2） 用小車和試管現(xiàn)場演示大炮的反沖實驗；學(xué)生：舉例說明生活中反沖運動的應(yīng)用和防止的實例。教師：用圖片經(jīng)行展示反沖運動的應(yīng)用和防止圖4灌溉噴水器 圖5飛毛腿導(dǎo)彈的發(fā)射圖6

9、反擊式水輪機 圖7章魚圖8打槍時的反沖 圖9止退犁通過對幾個實例分析，明確了飯沖運動既有有力利的一面，同時也有不利的一面，在看待事物，我們要學(xué)會用一分為二的觀點。反沖運動有一個重要的應(yīng)用是火箭，下面我們就來認(rèn)識火箭。三、火箭（1）多媒體演示古代的火箭，現(xiàn)代火箭的用途及多級火箭的工作過程，同時學(xué)生邊看邊閱讀課文。圖10火箭的結(jié)構(gòu)圖 圖11三級火箭（2）播放嫦娥三號升空的視頻，展示我國在火箭發(fā)射方面是躋身前列的，激發(fā)學(xué)生的愛國熱情。圖12嫦娥三號發(fā)射（3）用投影儀出示閱讀思考題：(a)現(xiàn)代火箭與古代火箭有什么相同和不同之處？（b）現(xiàn)代火箭的主要用途是什么？（c）現(xiàn)代火箭為什么要采用多級結(jié)鉤？4、引

10、導(dǎo)學(xué)生回答上訴問題(a)現(xiàn)代和古代火箭的原理是相同的，都是利用反沖運動來工作的，但是現(xiàn)代火箭比古代火箭的結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，現(xiàn)代火箭主要是由殼體和燃料兩部分組成，殼體是圓筒形的，前端是封閉的尖端，后端有尾噴管，燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴姵?，火箭就獲得相反方向的速度飛去。（b）現(xiàn)代火箭主要用來發(fā)射探測器、常規(guī)彈頭或核彈頭，人造衛(wèi)星、宇宙飛船，即利用火箭作為運載火箭。（c）在現(xiàn)代技術(shù)條件下，一級火箭的最終速度還達不到衛(wèi)星的最小發(fā)射速度，所以發(fā)射衛(wèi)星時要使用多級火箭，發(fā)射時先點燃第一級火箭，燃料用完后，空殼自動脫落，然后下一級火箭開始工作。教師：我們一起總結(jié)（1） 火箭的原理火箭是利用了反沖原

11、理，發(fā)射火箭時，尾管中噴射出的高速氣體有動量，根據(jù)動量守恒定律，火箭就獲得向上的動量，從而向上飛去。(2)火箭在時間t內(nèi)噴射燃?xì)獾馁|(zhì)量為m,噴出燃?xì)獾乃俣葹閡,噴出燃?xì)夂蟮馁|(zhì)量是M.如何求出火箭獲得的速度?Mv+m=0 得 u= mu/M 教師：影響火箭最終飛行速度的主要因素是什么呢？根據(jù)v= mu/m可知，火箭性能晌參數(shù)與噴氣速度u和火箭m/m有關(guān)。（3）火箭發(fā)射前的總質(zhì)量為M，燃料燃盡后的總質(zhì)量為m，燃?xì)獾膰姎馑俣葹関1，則火箭最終的速度為多大？學(xué)生：，教師：討論影響火箭最終飛行速度的主要因素是什么呢？學(xué)生：噴氣速度1，質(zhì)量比M/m教師： 如何提高火箭燃?xì)獾膰娚渌俣?？學(xué)生：要提高噴氣速度，

12、就要使用高質(zhì)量的燃料， 目前常用的液體燃料是液氫，用液氧做氧化劑。目前噴氣速度在2000-4000m/s教師：火箭的質(zhì)量比M/m（即火箭 開始飛行時的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(zhì)量之比）注：目前的技術(shù)條件下，火箭的質(zhì)量比在6-10 左右。（4）火箭發(fā)射衛(wèi)星獲得所需速度。多級火箭及時把空殼拋掉，使火箭的總質(zhì)量減少，因而能夠達到很高的速度，可以用來完成洲際導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船發(fā)射，但是火箭的級數(shù)不是越多越好，級數(shù)越多，構(gòu)造越復(fù)雜，工作的可靠性越差，目前多級火箭一般是三級火箭。運載火箭一般采用液體推進劑，末級用液氧、液氫高能推進，稱為低溫液體火箭，技術(shù)比較復(fù)雜，目前只有美國、俄斯、法國、中國和日本等少數(shù)

13、幾個國家掌握低溫液體火箭技術(shù)。目前擁有運載火箭的國家有俄羅斯、美國、法國、英國、中國、日本、印度和以色列。當(dāng)今世界上最大的運載火箭是俄羅斯的“能源”號，它長60米，底部最大直徑20米，重3000多噸，能將120噸的有效載荷送入近地軌道。迄今為止運載火箭均為一次使用的，成本高。一次發(fā)射，少的幾千萬美元，多的上億美元。不能重復(fù)使用，資源浪費大。親身感受、觀察、思考觀察實驗現(xiàn)象、并思考通過實驗強化對反沖運動的理解。舉例學(xué)生和教師一起分析、歸納用已學(xué)知識解釋大炮放炮的例子，得出放炮過程中機械能增加。深入分析反沖運動深入理解，加深對動量守恒的理解。舉例子說明反沖運動在生活中的應(yīng)用。分析和應(yīng)用防止反沖運動的影響的例子觀看視頻，描述并思考思考并回答學(xué)以致用及時鞏固培養(yǎng)分析、解決問題的能力進一步鞏固知識的靈活應(yīng)用了解我國航天事業(yè)的國際地位學(xué)生回顧并體會過程和方法，鞏固知識和技能板書設(shè)計第五節(jié) 反沖運動 火箭1、 探究性試驗1、 演示實驗1：氣球的反沖2、 演示實驗2：反擊式水輪機的旋轉(zhuǎn)。二、反沖運動 1、定義：如果一個靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂成兩部分，一部分向某個方向運動，另一部分將向相反的方向運動。這個現(xiàn)象叫反沖運動。 2、原理：動量守恒 3、特點：反沖運動是相互作用物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果。反沖過程中，系統(tǒng)的