14 反沖運(yùn)動(dòng)和火箭（學(xué)生版）

1、課程主題：反沖運(yùn)動(dòng)和火箭授課時(shí)間：學(xué)習(xí)目標(biāo).理解反沖運(yùn)動(dòng)的概念及原理。.掌握應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的方法。.知道火箭的工作原理及決定火箭沖力大小的因素，了解我國(guó)運(yùn)載火箭和航天技術(shù)的開(kāi)展。教學(xué)內(nèi)容&迷門(mén)測(cè)信=加，開(kāi)始時(shí)B、C均靜止，A以L光滑水平軌道上有三個(gè)木塊4、B、C,質(zhì)量分別為兩=3m，mB=mc初速度。0向右運(yùn)動(dòng)，4與B碰撞后分開(kāi)，3又與C發(fā)生碰撞并粘在一起，此后A與B間的距離保持不變。求8與C碰撞前B的速度大小。VQ一回學(xué)777777/7777777777777777/77777777先導(dǎo)皆你知道章魚(yú)、烏賊是怎樣游動(dòng)的嗎？ 它們先把水吸入體腔，然后用力壓水，通 過(guò)身體前面

2、的孔將水噴出，使身體很快地 運(yùn)動(dòng)）章魚(yú)能夠調(diào)整噴水的方向，這樣可 以使得身體向任意方向前進(jìn)口章魚(yú)游動(dòng)時(shí)表達(dá)了什么物理原理？勁幡錦知識(shí)點(diǎn)一（爆炸與碰撞的比擬）【知識(shí)梳理】彈性碰撞沒(méi)有動(dòng)能損失碰撞 非彈性碰撞有動(dòng)能損失完全非彈性磴揖L 碰后以共同速度運(yùn)動(dòng)，動(dòng)卻a失最大在系統(tǒng)內(nèi)力作用下,系統(tǒng)內(nèi)的一局部物體向某一方向發(fā)生動(dòng)量反沖 變化時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)其余局部物體向反方向發(fā)生動(dòng)量變化的現(xiàn)象爆炸1r溫故知新1. 一航天探測(cè)器完成對(duì)月球的探測(cè)后，離開(kāi)月球的過(guò)程中，由靜止開(kāi)始沿著與月球外表成一定傾角的 直線飛行，先加速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)。探測(cè)器通過(guò)噴氣而獲得動(dòng)力，以下關(guān)于噴氣方向的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)

3、時(shí)，向后噴氣B.探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴氣C.探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴氣D.探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，不需要噴氣2.穿著溜冰鞋的人，站在光滑的冰面上，沿水平方向舉槍射擊，設(shè)射出第一顆子彈后，人后退的速度 為0,貝1()A.無(wú)論射出多少顆子彈，人后退的速度為。保持不變B.射出顆子彈后，人后退的速度為砂C.射出顆子彈后，人后退的速度大于加D.射出顆子彈后，人后退的速度小于加.如圖，光滑水平面上有質(zhì)量為100 kg、長(zhǎng)度為4 m的平板小車(chē)，小車(chē)兩端站著A、B兩人,A質(zhì)量為70 kg, 8質(zhì)量為3() kg,兩人交換位置，此過(guò)程中小車(chē)移動(dòng)的位移是()A. 0.8 m B. 2.8 m C. 1.2 m

4、 D. 1.6 m.春節(jié)期間小孩子經(jīng)常玩“沖天炮”，有一個(gè)被點(diǎn)燃的“沖天炮”向下噴出氣體后豎直向上運(yùn)動(dòng)，其 中有一段時(shí)間內(nèi)“沖天炮”向上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，假設(shè)“沖天炮”在這段時(shí)間內(nèi)受到的阻力不變，那么在這段時(shí)間內(nèi)“沖天炮”（）A.所受的合力為零 B.受到的反沖力變小C.機(jī)械能不變D.動(dòng)量變小.在光滑的水平面上停放一輛平板車(chē)，一小孩站在平板車(chē)的最左端，小孩和平板車(chē)的總質(zhì)量為某 時(shí)刻小孩將一質(zhì)量為根的物體沿水平向右的方向拋出，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間物體落在平板車(chē)上，此時(shí)物體和平板車(chē) 立即相對(duì)靜止。物體的落地點(diǎn)距離小孩的水平間距為x=4m,物體的拋出點(diǎn)距離平板車(chē)上外表的高度為 /?=1.25 m M=19m,整

5、個(gè)過(guò)程中小孩與平板車(chē)始終保持相對(duì)靜止，重力加速度g=10 m/s2o那么小孩拋出物 體的瞬間平板車(chē)的速度應(yīng)為多大？爆炸碰撞不 同 點(diǎn)動(dòng)能情況有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng) 能，動(dòng)能會(huì)增加彈性碰撞時(shí)動(dòng)能不變，非彈性碰撞時(shí)動(dòng)能要 損失，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能相 同 點(diǎn)過(guò)程 特點(diǎn)都是物體間的相互作用突然發(fā)生，相互作用的力為變力，作用時(shí)間很短，平 均作用力很大，且遠(yuǎn)大于系統(tǒng)所受的外力，所以可以認(rèn)為碰撞、爆炸過(guò)程中 系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒過(guò)程模型由于碰撞、爆炸過(guò)程相互作用的時(shí)間很短，作用過(guò)程中物體的位移很小，一 般可忽略不計(jì)，因此可以把作用過(guò)程看成理想化過(guò)程來(lái)處理，即作用后物體 仍從作用前瞬間的位置以新的動(dòng)量開(kāi)始運(yùn)動(dòng)能量 情

6、況都滿足能量守恒定律，總能量保持不變【例題精講】例1 .一炮彈質(zhì)量為如 相對(duì)水平方向以一定的傾角。斜向上發(fā)射，發(fā)射速度為炮彈在最高點(diǎn)爆炸成 兩塊，其中一塊以原速率沿原路徑返回，質(zhì)量為V,求：(1)另一塊爆炸后瞬間的速度大小；(2)爆炸過(guò)程系統(tǒng)增加的機(jī)械能?！菊n堂練習(xí)】1.在軍事演習(xí)中，一炮彈在離地面高/2處時(shí)的速度方向恰好沿水平方向向左，速度大小為此時(shí)炮彈 炸裂成質(zhì)量相等的兩塊，設(shè)消耗的火藥質(zhì)量不計(jì)，爆炸后前半塊的速度方向仍沿水平方向向左，速度大小為 3。求兩塊彈片落地點(diǎn)之間的水平距離為多大。知識(shí)點(diǎn)二（反沖運(yùn)動(dòng)及分析方法）【知識(shí)梳理】一反沖.定義：一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個(gè)局部，一

7、局部向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一局部必然向 相反方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。.特點(diǎn)（1）物體的不同局部在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)。（2）反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用力一般較大，通?？梢杂脛?dòng)量守恒定律來(lái)處理。.反沖現(xiàn)象的應(yīng)用和防止（1）應(yīng)用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置是利用反沖使水從噴口噴出時(shí)，一邊噴水一邊旋轉(zhuǎn)。（2）防止：用槍射擊時(shí)，由于槍身的反沖會(huì)影響射擊的準(zhǔn)確性，所以用步槍射擊時(shí)要把槍身抵在肩部，以 減少反沖的影響。說(shuō)明.反沖運(yùn)動(dòng)中，一般情況下內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，故可以應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析。.反沖運(yùn)動(dòng)中，有其他形成的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動(dòng)能是增加的。判一判 TOC o 1-5 h z .反沖運(yùn)動(dòng)可以用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理

8、（）. 一切反沖現(xiàn)象都是有益的（）.章魚(yú)、烏賊的運(yùn)動(dòng)利用了反沖的原理（）二、火箭1.工作原理：利用反沖運(yùn)動(dòng),火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴姵鰰r(shí).，使火箭獲得 巨大速度。2,構(gòu)造（主要有兩大局部）：箭體和燃料。.特點(diǎn)：箭體和噴出的燃料氣體滿足動(dòng)量守恒定律。.影響火箭獲得速度大小的因素(1)噴氣速度：現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為2 0004 000 m/so(2)質(zhì)量比：指火箭起飛時(shí)的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比。噴氣速度越大,質(zhì)量比越大,火箭獲 得的速度越大。注意.火箭問(wèn)題一般是變質(zhì)量問(wèn)題，隨著燃料氣體向外噴出，火箭本身的質(zhì)量不斷減小。.分析火箭的反沖運(yùn)動(dòng)，噴出的氣體和火箭

9、的速度大小的判斷要選擇同一參考系。選一選一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率伙)進(jìn)入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星別離。前局部的衛(wèi)星質(zhì) 量為陽(yáng)，后局部的箭體質(zhì)量為m2,別離后箭體以速率沿火箭原方向飛行，假設(shè)忽略空氣阻力及別離前后系 統(tǒng)質(zhì)量的變化，那么別離后衛(wèi)星的速率01為( )VO*V2- V1三匚R 三口三DA.伙)一。2B. Oo+02C. 00一/2 D, 。+嬴(。一力)三、反沖運(yùn)動(dòng)的處理方法(1)反沖運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，外力可以忽略，可以用動(dòng)量守恒定律 分析解決問(wèn)題。(2)反沖運(yùn)動(dòng)過(guò)程中系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，系統(tǒng)的動(dòng)量并不守恒，但系統(tǒng)在某一方向上不受外

10、力 或外力在該方向上的分力之和為零，那么系統(tǒng)的動(dòng)量在該方向上的分量保持不變，可以用該方向上動(dòng)量守恒分 析解決。四、討論反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)速度的方向性：對(duì)于原來(lái)靜止的物體，拋出具有一定速度的一局部物體后，剩余局部向拋出物體速度 的反方向運(yùn)動(dòng)。如果原來(lái)物體是運(yùn)動(dòng)的，拋出局部的速度與原來(lái)反向時(shí)，剩余局部加速；拋出局部的速度與 原來(lái)同向時(shí)，剩余局部減速、靜止、反向都有可能。(2)速度的相對(duì)性：反沖運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題中，有時(shí)遇到的速度是相互作用的兩物體的相對(duì)速度。但是動(dòng)量守恒 定律中要求速度是對(duì)同一參考系的速度(通常為對(duì)地的速度)。因此應(yīng)先將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度，再列 動(dòng)量守恒定律方程。(3)變質(zhì)量

11、問(wèn)題：在反沖運(yùn)動(dòng)中還常遇到變質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng)，如在火箭的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨著燃料的消耗， 火箭本身的質(zhì)量不斷減小，此時(shí)必須取火箭本身和在相互作用短時(shí)間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對(duì)象，取相互作用的這個(gè)過(guò)程為研究過(guò)程來(lái)進(jìn)行研究?！纠}精講】例L一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出加=200 g的氣體，氣體噴出時(shí)的速度v= 000 m/s,設(shè)火箭質(zhì)量M= 300 kg,發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次。（1）當(dāng)?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度為多大？（2）運(yùn)動(dòng)第1s末，火箭的速度為多大？【課堂練習(xí)】1. （2018青島高二檢測(cè)）一質(zhì)量為M的航天器，正以速度。在太空中飛行，某一時(shí)刻航天器接到加速的 指令后，發(fā)動(dòng)機(jī)瞬間向后噴出一定質(zhì)量的氣體

12、，氣體噴出時(shí)速度大小為加速后航天器的速度大小為力,那么噴出氣體的質(zhì)量m為（A.viB.V2m=;M02 十V2-VoD.。2一次).m=MV2 V1知識(shí)點(diǎn)三（“人船模型”問(wèn)題）【知識(shí)梳理】.“人船模型”問(wèn)題的特征兩個(gè)原來(lái)靜止的物體發(fā)生相互作用時(shí)，假設(shè)所受外力的矢量和為零，那么動(dòng)量守恒。在相互作用的過(guò)程中， 任一時(shí)刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比。這樣的問(wèn)題歸為“人船模型”問(wèn)題。.處理“人船模型”問(wèn)題的關(guān)鍵(1)處理思路：利用動(dòng)量守恒，先確定兩物體的速度關(guān)系，再確定兩物體通過(guò)的位移的關(guān)系。用動(dòng)量守恒定律求位移的題目，大都是系統(tǒng)原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，然后系統(tǒng)內(nèi)物體相互作用，此時(shí)動(dòng)量 守恒表達(dá)式經(jīng)常

13、寫(xiě)成加加202 = 0的形式，式中小、02是兩物體末狀態(tài)時(shí)的瞬時(shí)速率；此種狀態(tài)下的動(dòng)量守恒過(guò)程中，任意時(shí)刻的系統(tǒng)總動(dòng)量為零，因此任意時(shí)刻的瞬時(shí)速度S和。2都與各 物體的質(zhì)量成反比，所以全過(guò)程的平均速度也與質(zhì)量成反比，即有21萬(wàn)22彳2 =()；如果兩物體相互作用的時(shí)間為3在這段時(shí)間內(nèi)兩物體的位移大小分別為汨和必那么有“尸一/= 0, 即根1X1一根2 = 0。(2)解題時(shí)要畫(huà)出各物體的位移關(guān)系草圖，找出它們各自相對(duì)地面位移的關(guān)系?！纠}精講】例L有一條捕魚(yú)小船停靠在湖邊碼頭，小船又窄又長(zhǎng)(估計(jì)重一噸左右)。一位同學(xué)想用一個(gè)卷尺粗略測(cè) 定它的質(zhì)量，他進(jìn)行了如下操作：首先將船平行碼頭自由停泊，然后

14、他輕輕從船尾上船，走到船頭后停下， 而后輕輕下船，用卷尺測(cè)出船后退的距離力 再用卷尺測(cè)出船長(zhǎng)L,他自身的質(zhì)量為相，那么小船的質(zhì)量 為多少？【課堂練習(xí)】.如下圖，一個(gè)質(zhì)量為 如=50 kg的人抓在一只大氣球下方，氣球下面有一根長(zhǎng)繩。氣球和長(zhǎng)繩的總 質(zhì)量為及=20 kg,長(zhǎng)繩的下端剛好和地面接觸，初始靜止時(shí)人離地面的高度為=5 m。如果這個(gè)人開(kāi)始沿長(zhǎng)繩向下滑動(dòng)，當(dāng)他滑到長(zhǎng)繩下端時(shí)，他離地面高度約為（可以把人看成質(zhì)點(diǎn)X）A. 5 m B. 3.6 m C. 2.6 m D. 8 m禪堂檢測(cè)1 .將質(zhì)量為L(zhǎng)OO kg的模型火箭點(diǎn)火升空，50 g燃燒的燃?xì)庖源笮?00 m/s的速度從火箭噴口在很短 時(shí)

15、間內(nèi)噴出。在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動(dòng)量大小為（噴出過(guò)程中重力和空氣阻力可忽略）（）30 kg m/s30 kg m/s5.7X102 kg.m/sC. 6.0X102 kg-m/sD. 6.3 X102 kg-m/sS1（前）.小車(chē)上裝有一桶水，靜止在光滑水平地面上，如下圖，桶的前、后、底及側(cè)面各裝有一個(gè)閥門(mén)，分 別為S、8、3、S4（圖中未全畫(huà)出）。要使小車(chē)向前運(yùn)動(dòng)，可采用的方法是（）S2（后）A.翻開(kāi)閥門(mén)SB.翻開(kāi)閥門(mén)SC.翻開(kāi)閥門(mén)S3 D.翻開(kāi)閥門(mén)4.多項(xiàng)選擇在某次軍演中，炮兵使用了炮口與水平方向的夾角?？烧{(diào)節(jié)的迫擊炮，迫擊炮的總質(zhì)量為 M不包括炮彈的質(zhì)量），炮彈的質(zhì)量為相，忽略迫擊炮

16、與水平面之間的摩擦力及炮管長(zhǎng)度。那么以下說(shuō)法正確 的是（）A.如果。=0。，炮彈相對(duì)地面的速度為。時(shí)，炮身后退的速度為產(chǎn)M-mB.如果夕=0。，炮彈相對(duì)地面的速度為如時(shí)，炮身后退的速度為箸C.如果。=0。，炮彈相對(duì)炮口的速度為歷時(shí)，炮身后退的速度為詈工 M-mD.如果9=60。，炮彈相對(duì)地面的速度為。o時(shí)，炮身后退的速度為笠VJL一輛小車(chē)置于光滑水平面上，車(chē)左端固定一水平彈簧槍，右端裝一網(wǎng)兜。假設(shè)從彈簧槍中發(fā)射一粒彈 丸，恰好落在網(wǎng)兜內(nèi)，小車(chē)將（空氣阻力不計(jì)）（）A.向左移動(dòng)一段距離停下B.在原位置沒(méi)動(dòng)C.向右移動(dòng)一段距離停下D. 一直向左移動(dòng).某小組在探究反沖運(yùn)動(dòng)時(shí)，將質(zhì)量為如的一個(gè)小液化瓶

17、固定在質(zhì)量為m的小玩具船上，利用液化瓶 向外噴射氣體作為船的動(dòng)力?，F(xiàn)將整個(gè)裝置靜止放在平靜的水面上，翻開(kāi)液化瓶后向外噴射氣體的對(duì)地 速度為白，如果在某段時(shí)間內(nèi)向后噴射的氣體的質(zhì)量為相，忽略水的阻力，那么噴射出質(zhì)量為根的氣體后 小船的速度是多少？.以下不屬于反沖運(yùn)動(dòng)的是（）A.噴氣式飛機(jī)的運(yùn)動(dòng).物體做自由落體的運(yùn)動(dòng)C.火箭的運(yùn)動(dòng)D.還擊式水輪機(jī)的運(yùn)動(dòng).運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開(kāi)始工作后，火箭做加速運(yùn)動(dòng)的原因是（）A.燃料推動(dòng)空氣，空氣的反作用力推動(dòng)火箭.火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用力將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出，氣體的反作用力推動(dòng)火箭C.火箭吸入空氣，然后向后排出，空氣對(duì)火箭的反作用力推動(dòng)火箭D.火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周?chē)諝?，空氣膨脹推?dòng)火箭8.我國(guó)發(fā)射的“神舟十一號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”空間站實(shí)現(xiàn)了完美對(duì)接。假設(shè)“神舟十一號(hào)”飛船 到達(dá)對(duì)接點(diǎn)附近時(shí)對(duì)地的速度為此時(shí)的質(zhì)量為m；欲使飛船追上“天宮二號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接，飛船需加速到 飛船發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，將質(zhì)量為加的燃?xì)庖淮涡韵蚝髧姵?，燃?xì)鈱?duì)地向后的速度大小為。2。這個(gè)過(guò)程中， 以下各表達(dá)式正確的選項(xiàng)是（）A . mv=mv mozmv=mv + Nnw?mv=(m-2)01mv=(mm)v+Nmu?9.如下圖，設(shè)質(zhì)量為M的導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)到空中最高點(diǎn)時(shí)