人教版(新教材)高中物理選擇性必修1教學設計5：1 6 反沖現(xiàn)象 火箭教案

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊PAGEPAGE11.6反沖現(xiàn)象火箭上課時間：年月日題課選擇性必修第一冊第一章第6節(jié)：反沖現(xiàn)象火箭課型新課時1教學目標1.通過實驗認識反沖運動,能舉出反沖運動的實例，知道火箭的發(fā)射是反沖現(xiàn)象。2.能結合動量守恒定律對常見的反沖現(xiàn)象作出解釋,解決相關問題，如人船模型。3.了解我國航天事業(yè)的巨大成就，增強對我國科學技術發(fā)展的自信。學習重點反沖運動、人船模型學習難點理解模型、解釋相關現(xiàn)象，解決相關問題教學過程教學環(huán)節(jié)(含備注)教學內容引入新課進行新課講解 講解課后作業(yè)一、引入新課章魚能夠調整噴水的方向，使得身體向任意方向前進，章魚游動時體現(xiàn)了什么物理原理？釋放充了氣的氣球，氣球噴氣的同時向前“竄”，為什么？二、進行新課（一）反沖運動：1.定義：靜止或運動的物體通過分離出一部分物體使另一部分物體向反方向運動的現(xiàn)象。2.特點：（1）物體的不同部分在內力作用下向相反方向運動（2）反向運動中，相互作用力一般較大，通常可以用動量守恒定律來處理。3.反沖現(xiàn)象的應用及防止（1）應用：農田、園林的噴灌裝置是利用反沖使水從噴口噴出時，一邊噴水一邊旋轉。（2）防止：用槍射擊時，由于槍身的反沖會影響射擊的準確性，所以用步槍射擊時要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響。（二）火箭1．火箭現(xiàn)代火箭是指一種靠噴射高溫高壓燃氣獲得反作用力從而以巨大的速度向前推進的飛行器?，F(xiàn)代噴氣式飛機飛行速度超過1000m/s.2．火箭的工作原理當火箭推進劑燃燒時，從尾部噴出的氣體具有很大的動量，根據(jù)動量守恒定律，火箭獲得大小相等、方向相反的動量，因而發(fā)生連續(xù)的反沖現(xiàn)象，隨著推進劑的消耗，火箭的質量逐漸減小，加速度不斷增大，當推進劑燃盡時，火箭即以獲得的速度沿著預定的空間軌道飛行?；鸺龢O短時間Δt內噴出的燃氣的質量Δm，相對噴氣前的火箭的速度是u，噴氣后火箭的質量為m，一次噴氣后速度增加量Δv以噴氣前火箭為參考系，根據(jù)動量守恒定律：mΔv+Δmu=0則Δv=-Δmu/m火箭獲得的速度與噴出的燃氣的速度、火箭噴出物質的質量與火箭本身質量之比有關。（三）反沖運動的三個特點：1.物體的不同部分在內力作用下向相反方向運動。2.反沖運動中，相互作用的內力一般情況下遠大于外力或在某一方向上內力遠大于外力，所以可以用動量守恒定律或在某一方向上應用動量守恒定律來處理。3.反沖運動中，由于有其他形式的能轉化為機械能，所以系統(tǒng)的總動能增加。（四）分析反沖運動應注意的問題1.速度的反向性問題對于原來靜止的整體，拋出部分具有速度時，剩余部分的反沖是相對于拋出部分來說的，兩者運動方向必然相反。在列動量守恒方程時，可任意規(guī)定某一部分的運動方向為正方向，則反方向的另一部分的速度應取負值。2.相對速度問題反沖運動的問題中，有時遇到的速度是相互作用的兩物體的相對速度。由于動量守恒定律中要求速度為對同一參考系的速度，通常為對地的速度。因此應先將相對速度轉換成對地的速度后，再列動量守恒定律方程。3.變質量問題在反沖運動中還常遇到變質量物體的運動，如在火箭的運動過程中，隨著燃料的消耗，火箭本身的質量不斷減小，此時必須取火箭本身和在相互作用的短時間內噴出的所有氣體為研究對象，取相互作用的這個過程為研究過程來進行研究。（五）例題講解例1：一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m＝200g的氣體，氣體離開發(fā)動機噴出時的速度v＝1000m/s，設火箭質量M＝300kg，發(fā)動機每秒噴氣20次。(1)當?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度多大？(2)運動第1s末，火箭的速度多大？〖解析〗方法一：噴出氣體運動方向與火箭運動方向相反，系統(tǒng)動量守恒。(M－m)v1－mv＝0所以v1＝eq\f(mv,M－m)。第二次氣體噴出后，火箭速度為v2，有(M－2m)v2－mv＝(M－m)v1所以v2＝eq\f(2mv,M－2m)第三次氣體噴出后，火箭速度為v3，有(M－3m)v3－mv＝(M－2m)v2所以v3＝eq\f(3mv,M－3m)＝eq\f(3×0.2×1000,300－3×0.2)m/s＝2m/s。依次類推，第n次氣體噴出后，火箭速度為vn，有(M－nm)vn－mv＝〖M－(n－1)m〗vn－1所以vn＝eq\f(nmv,M－nm)因為每秒噴氣20次，所以1s末火箭速度為v20＝eq\f(20mv,M－20m)＝eq\f(20×0.2×1000,300－20×0.2)m/s＝13.5m/s方法二：整體選取研究對象，運用動量守恒定律求解(1)設噴出三次氣體后火箭的速度為v3，以火箭和噴出的三次氣體為研究對象，據(jù)動量守恒定律得：(M－3m)v3－3mv＝0所以v3＝eq\f(3mv,M－3m)＝2m/s(2)以火箭和噴出的20次氣體為研究對象(M－20m)v20－20mv＝0所以v20＝3.5m/s（六）人船模型1．“人船模型”問題的特征兩個原來靜止的物體發(fā)生相互作用時，若所受外力的矢量和為零，則動量守恒。在相互作用的過程中，任一時刻兩物體的速度大小之比等于質量的反比。這樣的問題歸為“人船模型”問題。2．處理“人船模型”問題的關鍵(1)利用動量守恒，確定兩物體速度關系，再確定兩物體通過的位移的關系。由于動量守恒，所以任一時刻系統(tǒng)的總動量為零，動量守恒式可寫成m1v1＝m2v2的形式(v1、v2為兩物體的瞬時速率)，表明任意時刻的瞬時速率都與各物體的質量成反比。所以全過程的平均速度也與質量成反比。進而可得兩物體的位移大小與各物體的質量成反比，即eq\f(x1,x2)＝eq\f(m2,m1)。(2)解題時要畫出各物體的位移關系草圖，找出各長度間的關系。(3)適用條件“人船模型”是利用平均動量守恒求解的一類問題。適用條件是：①系統(tǒng)由兩個物體組成且相互作用前靜止，系統(tǒng)總動量守恒。②在系統(tǒng)內發(fā)生相對運動的過程中至少有一個方向的動量守恒，注意兩物體的位移是相對同一參考系的位移。例題2：教材29頁B組練習第5題。（七）課堂練習：教材第27頁練習1、2、3（五）總結：（見板書設計）三、課后作業(yè)：《步步高》活頁訓練板書設計