【課件】反沖現(xiàn)象+火箭+課件-高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

第一章

動量守恒定律

1.6反沖現(xiàn)象

火箭課堂引入放開充氣的氣球做一做：氣球吹氣后，固定好，再放開，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？生活中類似的例子課堂引入烏賊噴墨煙

花水火箭一、反沖1.定義：步槍槍身、炮身的這種后退運動叫做反沖。靜止的物體內(nèi)力作用分裂為兩部分：一部分向某個方向運動另一部分必然向相反的方向運動新知學(xué)習(xí)——反沖觀察、分析實驗現(xiàn)象回答問題：實驗一：充氣氣球固定在小車上，氣球放氣實驗二：塞有橡膠塞的試管固定在小車上，加熱試管觀察實驗

總結(jié)歸納（1）反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)內(nèi)力有什么特點？（2）系統(tǒng)還受到什么外力，內(nèi)力與外力大小關(guān)系如何？（3）根據(jù)以上分析，可以用哪些物理原理解決反沖問題？系統(tǒng)動能如何變化？2.特點：新知學(xué)習(xí)——反沖適用動量守恒定律①系統(tǒng)內(nèi)力突然發(fā)生，時間短，作用強。②系統(tǒng)所受外力一般不為零，但遠遠小于內(nèi)力。系統(tǒng)動能增加，由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來（1）反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)內(nèi)力具有什么特點？（2）系統(tǒng)還受到什么外力，內(nèi)力與外力大小關(guān)系如何？（3）根據(jù)以上分析，可以用哪些物理原理解決反沖問題？系統(tǒng)動能如何變化？3.用動量守恒定律解釋現(xiàn)象——為什么氣球與小車向右運動？研究對象：

組成的系統(tǒng)動量守恒新知學(xué)習(xí)——反沖

m氣v氣

+mv=0m為氣球和小車的質(zhì)量氣球（包括里面氣體）、小車系統(tǒng)初動量：

系統(tǒng)末動量：

0

m氣v氣

+mv

m氣

v氣mv

動量守恒方程：（取水平向左為正方向）

系統(tǒng)水平末動量：

m塞vx

+mv

0新知學(xué)習(xí)——反沖3.用動量守恒定律解釋現(xiàn)象——為什么試管與小車向右運動？m為試管和小車的質(zhì)量研究對象：

組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒

m塞vx

+mv=0試管、橡膠塞、小車系統(tǒng)水平初動量：

m塞

v塞mv

動量守恒方程：（取水平向左為正方向）vx

4.反沖的防止與應(yīng)用止退犁用步槍射擊時要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響（1）防止新知學(xué)習(xí)——反沖4.反沖的防止與應(yīng)用裝在履帶式車上止退犁止退犁炮車設(shè)計有止退犁和緩沖裝置，以減少反沖的影響，提高精度（1）防止新知學(xué)習(xí)——反沖4.反沖的防止與應(yīng)用（2）應(yīng)用新知學(xué)習(xí)——反沖

灌溉噴水器是利用反沖原理設(shè)計的一種自動灌溉裝置，轉(zhuǎn)動方向與水的噴射方向相反,水的前進導(dǎo)致管的后退，彎管就旋轉(zhuǎn)起來?！俟喔葒娝鳎?）應(yīng)用——②水上滑行4.反沖的防止與應(yīng)用新知學(xué)習(xí)——反沖（2）應(yīng)用——③噴氣飛機4.反沖的防止與應(yīng)用新知學(xué)習(xí)——反沖二、火箭我國早在宋代就發(fā)明了火箭，在箭桿上捆一個前端封閉的火藥筒，火藥點燃后生成的燃氣以很大的速度向后噴出，火箭由于反沖而向前運動。反沖應(yīng)用——火箭1.古代火箭現(xiàn)代火箭主要由殼體和燃料組成，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)生的高溫高壓燃氣從尾噴管迅速噴出，火箭就向前飛去。2.現(xiàn)代火箭反沖應(yīng)用——火箭火箭發(fā)射速度與什么因素有關(guān)？噴氣前系統(tǒng)的動量是

噴氣后系統(tǒng)的動量是

m?v+?mu0以

為參考系火箭發(fā)射速度與什么因素有關(guān)？設(shè)置物理情景（同課本26頁）：設(shè)火箭飛行時在極短的時間?t內(nèi)噴射燃氣的質(zhì)量是?m，噴出的燃氣相對噴氣前火箭的速度是u，噴出燃氣后火箭的質(zhì)量是m，求火箭在這樣的一次噴氣后增加的速度?v.

組成的系統(tǒng)動量守恒根據(jù)動量守恒定律，有

解出火箭與燃氣噴氣前的火箭u反沖應(yīng)用——火箭火箭噴出的燃氣的速度u越大、火箭噴出物質(zhì)的質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比越大，火箭獲得的速度?v就越大。噴氣的速度：目前常用的液體燃料是液氫，用液氧做氧化劑，火箭發(fā)動機噴氣速度范圍在2000m/s~5000m/s

質(zhì)量比(火箭起飛時質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比)火箭在飛行過程中拋掉空殼后，可以使m變得更小，使得質(zhì)量比增大，進而提高火箭最終所能獲得的速度。反沖應(yīng)用——火箭要提高火箭的速度，需要在減輕火箭本身質(zhì)量上面下功夫。科學(xué)家提出多級火箭的概念：把火箭一級一級接在一起，第一級燃料用完后把箭體拋棄，減輕負擔(dān)，然后第二級開始工作，一級一級連續(xù)工作，理論上火箭速度可以提的很高。實際應(yīng)用中一般不會超過4級，因為級數(shù)太多時，連接機構(gòu)和控制機構(gòu)的質(zhì)量會增加很多，工作的可靠性也會降低。反沖應(yīng)用——火箭2023年10月26日11時14分，搭載神舟十七號載人飛船的長征二號F遙十七運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射.課堂練習(xí)1.（同課本28頁）一個連同裝備共有M=100kg的宇航員，脫離宇宙飛船后，在離飛船s=45m的位置與飛船處于相對靜止?fàn)顟B(tài)。裝備中有一高壓氣源，能以v氣=50m/s的速度噴出氣體。航天員為了能在10min內(nèi)返回飛船，他需要在開始返回的瞬間一次性向后噴出多少氣體？解：設(shè)宇航員的速度為v，有s

=

vt

v氣v

取氣體運動方向為正方向

對宇航員和氣體，根據(jù)動量守恒有

0=m氣v氣

-

(M-m氣)v代入數(shù)據(jù)得

m氣=0.15kgm氣M-m氣2.2020年11月24日4時30分，我國在文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號探測器，這一高光時刻吸引了全球的關(guān)注。假設(shè)火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m=200g的氣體，氣體噴出時的速度v=1000m/s。設(shè)火箭質(zhì)量M=300kg，發(fā)動機每秒鐘噴氣20次。(1)當(dāng)?shù)谌螄姵鰵怏w后，火箭的速度為多大？(2)運動第1s末，火箭的速度為多大？(1)設(shè)噴出三次氣體后火箭的速度為v3，對火箭和噴出的三次氣體，由動量守恒定律有：

(M－3m)v3－3mv＝0

解得

v3＝2m/s(2)對火箭和噴出的20次氣體，由動量守恒定律有：

(M－20m)v20－20mv＝0

解得v20＝13.5m/s解：課堂練習(xí)1、反沖現(xiàn)象：靜止或運動的物體分離