粤教版选修35 1.4反冲运动 学案.doc

1.4 反冲运动课堂互动三点剖析一、反冲运动1.反冲运动的产生是系统内力作用的结果，两个相互作用的物体a、b组成的系统，a对b的作用力使b获得某一方向的动量，b对a的反作用力使a获得相反方向的动量，从而使a沿着与b的运动方向相反的方向做反冲运动.2.实际遇到的反冲运动问题通常有以下三种：（1）系统不受外力或所受外力之和为零，满足动量守恒的条件，可以用动量守恒定律解决反冲运动问题.（2）系统虽然受到外力作用，但内力远远大于外力，外力可以忽略，也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题.（3）系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变，可以用该方向上动量守恒解决反冲运动问题.3.动量守恒定律研究的是相互作用的物体总动量问题，如果合外力为零，则总动量守恒，但每个物体的动量都要变化，这是由于相互作用的内力对各个物体都有冲量，据动量定理ft=p,f=,如果p为某个常数，若时间t非常小，则f很大，这时候即使合外力不为零，由于外力远小于内力，可以忽略外力的影响，认为系统动量守恒；但如果时间t达不到非常小，内力不是非常大，不满足外力远小于内力，则不能认为动量守恒.例如两物体碰撞后结合在一起，由于作用时间极短，即使在不光滑的平面上，也认为动量守恒，但如果两物体间有一根轻质弹簧，两物体通过弹簧相互作用而达到共同速度，这个作用时间就比较长，不满足内力远大于外力的条件，就不能认为动量守恒了.二、爆炸 爆炸的过程满足动量守恒的条件，只是在炮弹炸开的那一瞬间，才有内力远大于外力，当爆炸结束以后就不再存在这个很大的内力，则系统动量不再守恒.前述碰撞过程机械能不变或有损失，不可能增大，但爆炸过程机械能可能会增加，这是因为火药爆炸产生的能量有可能转化为机械能. 当一个静止的物体爆炸后，炸成两块的质量分别是m1、m2，速度分别是v1、v2，爆炸消耗的化学能e全部转化成动能，则有：m1v1=m2v2e=各个击破【例1】 如图1-4-2所示，质量为m的炮车静止在水平面上，炮筒与水平方向夹角为，当炮车发射一枚质量为m、对地速度为v0的炮弹后，炮车的反冲速度为_.图1-4-2解析：在炮弹发射过程中，炮车所受阻力远小于内力，故系统在水平方向动量守恒.设炮车速度为v，则由水平方向动量守恒可得0=mv+mv0cos解得v=,负号说明炮车是后退的.答案：类题演练一个连同装备共有100 kg的宇航员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45 m处与飞船处于相对静止状态.装备中有一个高压气源,能以50 m/s的速度喷出气体.宇航员为了能在10 min时间内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？解析：宇航员喷出气体获得反冲速度后匀速回到飞船，由位移与时间可知喷气后飞船的速度，据动量守恒定律可求喷出气体的质量.设题中所给数据为m=100 kg,s=45 m,v1=50 m/s,时间t=10 min=600 s,喷出气体的质量为m，喷气后宇航员获得的速度是v2,由动量守恒得（m-m）v2=mv1由运动学公式得v2=.由以上两式解得m=0.15 kg.答案：0.15 kg变式提升一个士兵，坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量共120 kg.这个士兵用自动枪在2 s时间内沿水平方向射出10发子弹，每颗子弹质量10 g，子弹离开枪口时相对地面的速度都是800 m/s.射击前皮划艇是静止的.（1）射击后皮划艇的速度是多大？（2）士兵射击时枪所受到的平均反冲作用力有多大？解析：每次发射子弹过程中，对人、艇、枪及子弹组成的系统总动量守恒，连续发射十颗子弹和一次性发射十颗子弹结果相同.（1）设题中所给数据m=120 kg,t=2 s,m=0.01 kg,v1=800 m/s,射击后皮划艇的速度是v2，由动量守恒得：10mv1=(m-10m)v2解得v2=0.67 m/s.（2）设平均反冲作用力为f，在该力作用下人、艇、枪组成系统做匀加速运动，由牛顿第二定律f=ma,及运动学公式v=at,解得f=40.2 n.答案：(1)0.67 m/s (2)40.2 n【例2】 一个在空中飞行的手雷，以水平速度v飞经离地面高为h的轨道最高点时，炸裂成a、b两块，a、b质量之比为n（少量炸药质量不计）.之后，b正好自由下落，求a的落地点比不发生爆炸时手雷的落地点远多少？爆炸前后机械能变化了多少？解析：爆炸前后动量守恒，有mv=mava得va=