高中物理第1章碰撞与动量守恒1.3动量守恒定律的案例分析课时2反冲运动课件沪科版选修3_5.ppt

第1章,1.3动量守恒定律的案例分析,课时2反冲运动,学习目标1.进一步理解动量守恒定律的含义，熟练掌握应用动量守恒定律解决问题的方法和步骤.2.理解反冲运动的原理，会用动量守恒定律分析解决反冲运动问题.3.了解火箭的工作原理.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,一、反冲运动,在生活中常见到这样的情形：吹饱的气球松手后喷出气体，同时向相反方向飞去；点燃药捻的“钻天猴”会向后喷出亮丽的火焰，同时“嗖”的一声飞向天空；乌贼向后喷出水后，它的身体却能向前运动，结合这些事例，体会反冲运动的概念，并思考以下问题：(1)反冲运动的物体受力有什么特点？,答案,答案物体的不同部分受相反的作用力，在内力作用下向相反方向运动.,(2)反冲运动过程中系统的动量、机械能有什么变化？,答案,答案反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力，可认为动量守恒；反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的机械能增加.,反冲运动1.定义：物体系统的一部分向某方向运动，而其余部分向_运动的现象叫做反冲.2.反冲运动的特点：是物体间作用力与_力产生的效果.3.反冲运动的条件(1)系统_或_.(2)内力远大于_.(3)某一方向上不受外力或所受合外力为零.4.反冲运动遵循的规律：_.,相反方向,反作用,不受外力,所受合外力为零,动量守恒定律,外力,判断下列说法的正误.(1)反冲运动可以用动量守恒定律来处理.()(2)一切反冲现象都是有益的.()(3)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理.()(4)反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果.()(5)只有系统合外力为零的反冲运动才能用动量守恒定律来分析.(),二、“人船模型”探究,如图1甲所示，人在漂浮于水面上的小船上行走，小船同时向相反的方向运动，其简化运动如图乙所示.(不考虑船受到水的阻力)(1)人的速度和船的速度有什么关系？,图1,答案,答案原来静止的“人”和“船”发生相互作用时，所受外力的矢量和为零，则动量守恒.在相互作用的过程中，由mM0知任一时刻“人”和“船”的速度大小之比等于质量的反比.整个过程中“人”走“船”行，“人”停“船”停.,v1,v2,(2)人和船的位移有什么关系？,答案,答案因为任意时刻mv1Mv2，所以ms1Ms2，即人和船的位移与质量成反比.,“人船模型”的特点和遵循的规律(1)满足动量守恒定律：m1v1m2v20，也有m1s1m2s20.(2)运动特点：人动船_，人静船_，人快船_，人慢船_，人左船_；人、船的速度(平均速度或瞬时速度)与它们的质量成_；人、船位移与它们的质量成_，即(3)应用上述关系时要注意一个问题：即公式中v和s一般都是相对_而言的.,动,静,快,右,慢,反比,反比,地面,分析下面的情景，判断下列说法的正误.一人从停泊在码头边的船上往岸上跳，若该船的缆绳并没拴在码头上，则：(1)船质量越小，人越难跳上岸.()(2)船质量越大，人越难跳上岸.()(3)人跳跃相对船的速度等于相对地的速度.(),题型探究,1.反冲运动问题一般应用系统动量守恒定律列式计算.列方程时要注意初、末状态动量的方向，反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的.2.动量守恒表达式中的速度均为相对地面的速度，对“相对”速度，则要根据矢量关系转化为相对地面的速度.,一、反冲运动的应用,例1反冲小车静止放在水平光滑的玻璃上，点燃酒精，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动.如果小车运动前的总质量为M3kg，水平喷出的橡皮塞的质量为m0.1kg.(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v2.9m/s，求小车的反冲速度；,答案0.1m/s，方向与橡皮塞运动的方向相反,解析,答案,解析小车和橡皮塞组成的系统所受合外力为零，系统总动量为零.以橡皮塞运动的方向为正方向根据动量守恒定律得，mv(Mm)v0负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲速度大小是0.1m/s.,解析小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒.以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向，有mvcos60(Mm)v0负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反，反冲速度大小是0.05m/s.,(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60夹角，小车的反冲速度又如何(小车一直在水平方向运动)?,答案0.05m/s，方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反,解析,答案,例2一火箭喷气发动机每次喷出质量为m200g的气体，气体离开发动机时速度为v1000m/s，火箭质量为M300kg，发动机每秒喷气20次，求：(1)当第3次气体喷出后，火箭的速度为多大？,答案2m/s,解析,答案,解析由于每次喷气速度都一样，可选整体为研究对象，运用动量守恒定律来求解.设喷出3次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的3次气体为研究对象，根据动量守恒定律可得(M3m)v33mv0解得,(2)运动第1s末，火箭的速度为多大？,答案13.5m/s,解析,答案,解析以火箭和喷出的20次气体为研究对象，根据动量守恒定律可得(M20m)v2020mv0得,喷气式飞机和火箭的飞行都属于反冲现象.燃料和氧化剂在燃烧室内混合后点火燃烧，产生的高温高压燃气从尾喷管迅速向下喷出.由于反冲，火箭就向空中飞去.,“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题，解决这类问题应明确：(1)适用条件：系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零；在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向).(2)画草图：解题时要画出各物体的位移关系草图，找出各长度间的关系，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移.,二、反冲运动的应用“人船模型”,例3如图2所示，长为L、质量为M的小船静止在水面上，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求人和船相对地面的位移各为多少？,答案见解析,图2,解析,答案,解析设任一时刻人与船相对地面的速度大小分别为v1、v2，作用前都静止.因整个过程中动量守恒，所以有mv1Mv2,达标检测,1.(多选)下列属于反冲运动的是A.向后划水，船向前运动B.用枪射击时，子弹向前飞，枪身后退C.用力向后蹬地，人向前运动D.水流过水轮机时，水轮机旋转方向与水流出方向相反,1,2,3,答案,4,2.小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图3所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S1、S2、S3、S4(图中未画出)，要使小车向前运动，可采用的方法是A.打开阀门S1B.打开阀门S2C.打开阀门S3D.打开阀门S4,1,2,解析,答案,3,图3,4,解析根据水和车组成的系统动量守恒，原来系统动量为0，由0m水v水m车v车知，车的运动方向与水的运动方向相反，故水应向后喷出小车才能向前运动.,1,2,3,4,3.运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是A.燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭B.火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭C.火箭吸入空气，然后向后推出，空气对火箭的反作用力推动火箭D.火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭,1,2,解析,答案,3,解析火箭工作的原理是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管以很大速度喷出，使火箭获得反冲速度向前运动，故选B.,4,4.如图4所示，质量为m、半径为r的小球，放在内半径为R，质量为M3m的大空心球内，大球开始静止在光滑水平面上，求当小球由图中位置无初速度释放沿