1-6反沖現(xiàn)象-火箭(人教版2019選擇性必修第一冊(cè))(原卷版)

第一章動(dòng)量守恒定律第6節(jié)反沖現(xiàn)象火箭重點(diǎn)+難點(diǎn)核心素養(yǎng)解讀1.了解反沖運(yùn)動(dòng)的概念及反沖運(yùn)動(dòng)的一些應(yīng)用。2.知道反沖運(yùn)動(dòng)的原理。3.掌握應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。4.了解火箭的工作原理及決定火箭最終速度大小的因素。5.會(huì)利用反沖運(yùn)動(dòng)原理分析“人船模型”問(wèn)題。1.物理觀念：反沖的概念和原理。2.科學(xué)探究：探究火箭的最終速度大小的決定因素知識(shí)點(diǎn)一反沖現(xiàn)象1．定義一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩部分，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)的現(xiàn)象．2．規(guī)律：反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用力一般較，滿(mǎn)足．3．反沖現(xiàn)象的應(yīng)用及防止(1)應(yīng)用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置利用反沖使水從噴口噴出時(shí)，一邊噴水一邊．(2)防止：用槍射擊時(shí)，由于槍身的會(huì)影響射擊的準(zhǔn)確性，所以用槍射擊時(shí)要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響．知識(shí)點(diǎn)二火箭1．工作原理：噴氣式飛機(jī)和火箭的飛行應(yīng)用了的原理，它們靠的反沖作用而獲得巨大的速度．2．決定火箭增加的速度Δv的因素(1)火箭噴出的燃?xì)庀鄬?duì)噴氣前火箭的速度．(2)火箭噴出燃?xì)獾呐c火箭本身質(zhì)量之比．易錯(cuò)易混點(diǎn)一反沖運(yùn)動(dòng)的理解和應(yīng)用易錯(cuò)易混點(diǎn)1.1對(duì)反沖運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)認(rèn)識(shí)不清。例1．如圖略不計(jì))(1)若橡皮塞噴出時(shí)獲得的水平速度v＝2.9m/s，求小車(chē)的反沖速度；(2)若橡皮塞噴出時(shí)速度大小不變，方向與水平方向成60°角，求小車(chē)的反沖速度．(小車(chē)一直在水平方向運(yùn)動(dòng))易錯(cuò)易混點(diǎn)1.1剖析1．反沖運(yùn)動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)．(2)反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用的內(nèi)力一般情況下遠(yuǎn)大于外力或在某一方向上內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以?xún)刹糠纸M成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒或在某一方向動(dòng)量守恒．(3)反沖運(yùn)動(dòng)中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以系統(tǒng)的機(jī)械能增加．2．討論反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題(1)速度的方向性：對(duì)于原來(lái)靜止的整體，可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍瑒t反方向的另一部分的速度就要取負(fù)值．(2)速度的相對(duì)性：反沖問(wèn)題中，若已知相互作用的兩物體的相對(duì)速度，應(yīng)先將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換成相對(duì)地面的速度，再列動(dòng)量守恒方程．易錯(cuò)易混點(diǎn)二火箭的工作原理易錯(cuò)易混點(diǎn)2.1對(duì)火箭的工作原理認(rèn)識(shí)不夠清晰例2．一火箭噴氣式發(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)的速度v＝1000m/s(相對(duì)地面)，設(shè)火箭質(zhì)量M＝300kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次。求當(dāng)經(jīng)過(guò)三次氣體噴出后，火箭的速度。易錯(cuò)易混點(diǎn)2.1剖析1．火箭噴氣屬于反沖類(lèi)問(wèn)題，是動(dòng)量守恒定律的重要應(yīng)用．2．分析火箭類(lèi)問(wèn)題應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題(1)火箭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，故在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，必須取在同一相互作用時(shí)間內(nèi)的火箭和噴出的氣體為研究對(duì)象．注意反沖前、后各物體質(zhì)量的變化．(2)明確兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考系是否為同一參考系，如果不是同一參考系要設(shè)法予以轉(zhuǎn)換，一般情況要轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度．(3)列方程時(shí)要注意初、末狀態(tài)動(dòng)量的方向．易錯(cuò)易混點(diǎn)三反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用——“人船模型”易錯(cuò)易混點(diǎn)3.1對(duì)人船模型認(rèn)識(shí)不清晰例3.有一只小船停在靜水中，船上一人從船頭走到船尾．如果人的質(zhì)量m＝60kg，船的質(zhì)量M＝120kg，船長(zhǎng)為l＝3m，則船在水中移動(dòng)的距離是多少？(水的阻力不計(jì))易錯(cuò)易混點(diǎn)3.1剖析1．“人船模型”問(wèn)題兩個(gè)原來(lái)靜止的物體發(fā)生相互作用時(shí)，若所受外力的矢量和為零，則動(dòng)量守恒．2．人船模型的特點(diǎn)(1)兩物體滿(mǎn)足動(dòng)量守恒定律：m1eq\x\to(v)1－m2eq\x\to(v)2＝0.(2)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：人動(dòng)船動(dòng)，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右，人、船位移比等于它們質(zhì)量的反比，即eq\f(x1,x2)＝eq\f(m2,m1).3.方法推廣：原來(lái)靜止的系統(tǒng)在某一個(gè)方向上動(dòng)量守恒，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，在該方向上速度方向相反，也可應(yīng)用處理人船模型問(wèn)題的思路來(lái)處理。例如，小球沿弧形槽滑下，求弧形槽移動(dòng)距離的問(wèn)題。針對(duì)訓(xùn)練1．關(guān)于反沖運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）A．用槍射擊時(shí)子彈向前飛去，槍身向后運(yùn)動(dòng)B．農(nóng)田、園林的噴灌裝置、依靠反沖運(yùn)動(dòng)運(yùn)作C．火箭的運(yùn)動(dòng)屬于反沖現(xiàn)象D．兩個(gè)物體互相碰撞時(shí)，會(huì)出現(xiàn)反沖運(yùn)動(dòng)2．滑板運(yùn)動(dòng)是年輕人喜愛(ài)的一種運(yùn)動(dòng)。如圖所示，質(zhì)量為的年輕人站在質(zhì)量為的滑板上，年輕人和滑板都處于靜止?fàn)顟B(tài)，年輕人沿水平方向向前躍出，離開(kāi)滑板的速度為v=1m/s。不考慮滑板與地面之間的摩擦，此時(shí)滑板的速度大小是（）A． B．10m/s C． D．3．一空船靜止于水面上，船后艙因有漏洞進(jìn)水，堵住漏洞后用一水泵把后艙中的水抽往前艙，前后艙用隔板隔開(kāi)，如圖所示。不計(jì)水的阻力，在抽水過(guò)程中船的運(yùn)動(dòng)情況是（）A．保持靜止 B．持續(xù)向前運(yùn)動(dòng) C．持續(xù)向后運(yùn)動(dòng) D．前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)4．如圖所示，小車(chē)靜止在光滑水平面上，小車(chē)AB段是半徑為R的四分之一光滑圓弧，BC段是長(zhǎng)為L(zhǎng)的水平粗糙軌道，兩段軌道相切于B點(diǎn)。一質(zhì)量為m的滑塊（視為質(zhì)點(diǎn)）在小車(chē)上從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始沿軌道滑下，然后滑入BC軌道，最后恰好停在C點(diǎn)，已知小車(chē)的質(zhì)量為2m，重力加速度大小為g，則下列說(shuō)法正確的是（）A．滑塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度為B．整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小車(chē)和滑塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒C．整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，小車(chē)的位移大小為D．滑塊與軌道BC間的動(dòng)摩擦因數(shù)5．生命在于運(yùn)動(dòng)，體育無(wú)處不在，運(yùn)動(dòng)無(wú)限精彩，如圖所示，質(zhì)量為450kg的小船靜止在水面上，質(zhì)量為50kg的人在甲板上立定跳遠(yuǎn)的成績(jī)?yōu)?m，不計(jì)空氣和水的阻力，下列說(shuō)法正確的是（）A．人在甲板上散步時(shí)，船保持靜止B．人在立定跳遠(yuǎn)的過(guò)程中船保持靜止C．人在立定跳遠(yuǎn)的過(guò)程中船后退了0.4mD．若人在地面上立定跳遠(yuǎn)，其最好成績(jī)一定超過(guò)1.8m6．在光滑的水平面上有靜止的物體A和B，物體A的質(zhì)量是B的2倍，兩物體與中間用細(xì)繩束縛的處于壓縮狀態(tài)的輕質(zhì)彈簧相連。當(dāng)把細(xì)繩剪斷，彈簧在恢復(fù)原長(zhǎng)的過(guò)程中（）A．A的速率是B的2倍 B．A的動(dòng)量大小大于B的動(dòng)量大小C．A受到的合外力大于B受到的合外力 D．A、B組成的系統(tǒng)的總動(dòng)量為零7．質(zhì)量均為的A、B兩船靜止在平靜的湖面上，最初靜止在A船中質(zhì)量為的人，以對(duì)地的水平速度從A船跳到B船，再?gòu)腂船跳到A船……，經(jīng)次跳躍后，人停在B船上。不計(jì)水的阻力，則（）A．A船和B船（包括人）速度大小之比為B．A船和B船（包括人）動(dòng)量大小之比為C．A船和B船（包括人）動(dòng)能之比為D．A船和B船（包括人）動(dòng)能之比為8．如圖所示，一個(gè)夾層中空質(zhì)量為m的圓柱形零件內(nèi)部放有一個(gè)略比夾層寬度小一點(diǎn)質(zhì)量也為m的小圓柱體，初始時(shí)小圓柱體位于大圓柱夾層的頂部，此時(shí)大圓柱體與地面的接觸位置為A點(diǎn)，如甲圖所示，現(xiàn)小圓柱體受到微小的擾動(dòng)，從頂部滾下，截面圖如乙圖所示，忽略一切接觸部位的摩擦，以下說(shuō)法中正確的是（）A．小圓柱體下落到最低點(diǎn)時(shí)，大圓柱體與小圓柱體速度相同B．小圓柱體會(huì)再次到達(dá)頂部，此時(shí)大圓柱體與地面的接觸位置在A點(diǎn)右側(cè)C．小圓柱體會(huì)再次到達(dá)頂部，此時(shí)大圓柱體與地面的接觸位置在A點(diǎn)左側(cè)D．小圓柱體再次回到頂部的過(guò)程中，大圓柱體與小圓柱系統(tǒng)機(jī)械能守恒9．（多選）如圖所示，繩長(zhǎng)為l，小球質(zhì)量為m1，小車(chē)質(zhì)量為m2，將小球向右拉至水平后放手，則（水平面光滑）（

）A．系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒B．水平方向任意時(shí)刻小球與小車(chē)的動(dòng)量等大反向C．小球不能向左擺到原高度D．小車(chē)向右移動(dòng)的最大距離為10．（多選）如圖所示，滑塊和小球的質(zhì)量分別為M、m。滑塊可在水平放置的光滑固定導(dǎo)軌上自由滑動(dòng)，小球與滑塊上的懸點(diǎn)O由一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，輕繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，重力加速度為g。開(kāi)始時(shí)，輕繩處于水平拉直狀態(tài)，小球和滑塊均靜止。現(xiàn)將小球由靜止釋放，下列說(shuō)法正確的是（）。A．滑塊和小球組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒B．滑塊和小球組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒C．滑塊的最大速率為D．滑塊向右移動(dòng)的最大位移為11．（多選）光滑水平面上放有一上表面光滑、傾角為α的斜面體A，斜面體質(zhì)量為M、底邊長(zhǎng)為L(zhǎng)，如圖所示。將一質(zhì)量為m、可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊B從斜面的頂端由靜止釋放，滑塊B經(jīng)過(guò)時(shí)間t剛好滑到斜面底端。此過(guò)程中斜面對(duì)滑塊的支持力大小為FN，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．FN=mgcosαB．滑塊下滑過(guò)程中支持力對(duì)B的沖量大小為FNtC．滑塊B下滑的過(guò)程中A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒D．此過(guò)程中斜面體向左滑動(dòng)的距離為12．（多選）如圖所示，在某大學(xué)航天科普節(jié)活動(dòng)中，某同學(xué)將靜置在地面上的質(zhì)量為M（含水）的自制“水火箭”釋放升空，在極短的時(shí)間內(nèi)，質(zhì)量為m的水以相對(duì)地面為的速度豎直向下噴出。已知重力加速度為g，空氣阻力不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是（）A．火箭的推力來(lái)源于火箭外的空氣對(duì)它的反作用力B．水噴出的過(guò)程中，火箭和水機(jī)械能守恒C．火箭的上升的最大高度為D．火箭上升的時(shí)間13．設(shè)有一質(zhì)量的火箭，架設(shè)于發(fā)射臺(tái)上，其噴出氣體對(duì)地的速度為。請(qǐng)估算它至少每秒噴出質(zhì)量為多少的氣體，才能讓火箭開(kāi)始上升。如果要使火箭以的加速度上升，請(qǐng)估算它每秒應(yīng)噴出多少氣體。（?。?4．一質(zhì)量為0.3kg的煙花彈獲得動(dòng)能E后，從地面豎直升空。當(dāng)煙花彈上升到離地20m高處時(shí)速度為零，此時(shí)彈中火藥爆炸將煙花彈炸為大、小兩塊，大、小兩塊煙花彈分別獲得水平向左、水平向右的速度，大塊質(zhì)量為小塊質(zhì)量的2倍，大、小兩塊煙花彈獲得的動(dòng)能之和也為E，爆炸時(shí)間極短，重力加速度g取10m/s2，=1.4，不計(jì)空氣阻力和火藥的質(zhì)量，釋放煙花彈位置的水平面足夠大。求：（1）開(kāi)始時(shí)煙花彈獲得的動(dòng)能E；（2）落地后大、小兩塊煙花彈之間的距離。15