高中物理教科版高中選修碰撞與動(dòng)量守恒反沖運(yùn)動(dòng)火箭

學(xué)生實(shí)驗(yàn)：讓小車自己運(yùn)動(dòng)起來(lái)演示實(shí)驗(yàn)1演示實(shí)驗(yàn)2：反擊式水輪機(jī)通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象請(qǐng)討論總結(jié)出三者的相同點(diǎn)與不同點(diǎn)相同點(diǎn)1、原來(lái)是一個(gè)靜止的物體2、分裂成兩個(gè)部分3、兩部分運(yùn)動(dòng)方向相反4、兩部分間存在相互作用力不同點(diǎn)：被分離物體分別是氣體、固體與液體氣體與車膠塞與試管水與容器一、反沖運(yùn)動(dòng)(1)定義：如果一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng)．這個(gè)現(xiàn)象叫做反沖．(2)特點(diǎn)：反沖運(yùn)動(dòng)物體間相互作用發(fā)生突然、時(shí)間短、作用強(qiáng)，一般滿足內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力思考與討論:請(qǐng)依據(jù)反沖特點(diǎn)，以實(shí)驗(yàn)(一)中試管和膠塞做反沖運(yùn)動(dòng)為例問(wèn)題：解釋為什么會(huì)出現(xiàn)反沖運(yùn)動(dòng)？

(提示：分別從力/動(dòng)量角度)（3）反沖運(yùn)動(dòng)的本質(zhì):是牛頓第三定律的必然結(jié)果反沖運(yùn)動(dòng)中系統(tǒng)動(dòng)量守恒

FF’F與F’為系統(tǒng)間的作用力與反作用力，且比較大（1）明確研究對(duì)象（系統(tǒng)組成）（2）進(jìn)行受力分析（判斷守恒）（3）選定正方向，確定始末狀態(tài)（4）建立方程解題梳理解題步驟例1：豎直平面內(nèi)懸掛一個(gè)膠塞和一個(gè)試管,試管加熱后,從管口噴出的膠塞質(zhì)量m=0.1kg,速度

?=0.6m/s.已知試管質(zhì)量為M=0.3kg。求試管的反沖速度v’

方向：與正方向相反(4)反沖的應(yīng)用與防治播放視頻中國(guó)的“殲”系戰(zhàn)機(jī)——噴氣戰(zhàn)斗機(jī)殲-31第五代雙發(fā)中型隱形戰(zhàn)斗機(jī)噴氣戰(zhàn)斗機(jī)靠空氣和煤油燃燒后所產(chǎn)生的大量高溫高壓氣體，向后噴射而推動(dòng)飛機(jī)前進(jìn)的。自動(dòng)噴灑裝置水流驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)噴灑模式，通水既能夠自動(dòng)工作。噴灑范圍最大達(dá)310m2。海洋中的游泳健將------烏賊當(dāng)烏賊將墨噴出急速噴出，由于反沖運(yùn)動(dòng)身體即可急速后退播放視頻世界航天第一人——萬(wàn)戶萬(wàn)戶把47個(gè)自制的火箭綁在椅子上，自己坐在上面，雙手舉著2只大風(fēng)箏，然后叫人點(diǎn)火發(fā)射。設(shè)想利用火箭的推力，加上風(fēng)箏的力量飛起。不幸火箭爆炸，萬(wàn)戶也為此獻(xiàn)出了生命。思考與討論:離開(kāi)飛船的宇航員與飛船相對(duì)靜止，他怎樣才能回到飛船？二、火箭提問(wèn)：火箭飛行利用了怎樣的工作原理？在分析火箭運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)可否應(yīng)用動(dòng)量守恒定律？答案火箭靠向后連續(xù)噴射高速氣體飛行，利用了反沖原理.由于火箭與“高溫、高壓”燃?xì)饨M成的系統(tǒng)內(nèi)力很大，遠(yuǎn)大于系統(tǒng)所受重力及阻力，故可應(yīng)用動(dòng)量守恒定律.高速燃?xì)馑伎迹含F(xiàn)代怎樣提高火箭的最終速度？其最終速度決定于什么？例2：設(shè)火箭發(fā)射前的總質(zhì)量是M，燃料燃盡后的火箭質(zhì)量的質(zhì)量變?yōu)閙，火箭燃?xì)獾膰娚渌俣葹関，試求燃料燃盡后火箭飛行的最大速度v′.答案取火箭的速度方向?yàn)檎较?，則由動(dòng)量守恒定律得：

mv′－(M－m)v＝0解得：v′質(zhì)量比噴氣速度知識(shí)拓展：現(xiàn)代一級(jí)火箭的最大速度在4.5km/s左右

問(wèn)題：分級(jí)火箭為什么能提高速度？降低燃料燃盡后火箭的質(zhì)量，提高質(zhì)量比進(jìn)而獲得更高的速度，但實(shí)際應(yīng)用中由于級(jí)數(shù)太多時(shí)，連接機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)的質(zhì)量會(huì)增加得很多，工作可靠性降低，所以火箭一般都是三級(jí)提高火箭飛行速度的可行辦法：1、提高噴氣速度2、提高火箭的質(zhì)量比；3、使用多級(jí)火箭，一般為三級(jí).長(zhǎng)征五號(hào)B發(fā)射成功1.知道了一種運(yùn)動(dòng):2.理解了一個(gè)特點(diǎn):3.應(yīng)用了一條定律:4.了解了一項(xiàng)成就:按下面的提示，總結(jié)本堂課學(xué)習(xí)的內(nèi)容反沖運(yùn)動(dòng)火箭課后練習(xí)1、（益友p15多選）下列屬于反沖運(yùn)動(dòng)的是（）A.汽車的運(yùn)動(dòng)B.直升機(jī)的運(yùn)動(dòng)C.火箭發(fā)射過(guò)程的運(yùn)動(dòng)D.反擊式水輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)CD定義：如果一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng)．這個(gè)現(xiàn)象叫做反沖．課后練習(xí)2、（課本p13）大炮水平發(fā)射一枚質(zhì)量為10kg的炮彈，炮彈飛出的速度是600m/s，大炮自身的質(zhì)量是2.0t，求大炮后退的速度.如果大炮后退過(guò)程中受到的阻力是自身重力的0.3倍，大炮能后退多遠(yuǎn)？(g=10m/s2)

大炮運(yùn)動(dòng)分離瞬間：與炮彈構(gòu)成反沖運(yùn)動(dòng)，滿足動(dòng)量守恒分離后：在阻力作用下做勻減速運(yùn)動(dòng)課后練習(xí)3、（課本p18）一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m=200g的氣體，氣體離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出時(shí)，相對(duì)地面的速度是v=1000m/s，設(shè)火箭質(zhì)量M=300kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次，試求：（1）當(dāng)?shù)?次氣體噴出后，火箭的速度多大？（2）運(yùn)動(dòng)第1秒末，火箭速度多大？

課后練習(xí)3、（課本p18）一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m=200g的