反冲运动火箭

1、教学设计5 反冲运动 火箭教材分析本章首先通过对一维碰撞过程的实验探究和理论分析得出动量守恒定律，接下来将动量守恒定律的应用扩展到了微观粒子的碰撞和反冲运动领域，而本节反冲运动又是火箭制作的基本原理，与现实生活联系紧密，不仅可以帮助学生巩固动量守恒定律，又可以解释生活中的一些现象，在本章中的地位比较重要。学情分析知识储备学生已经学习了动量守恒定律，对动量守恒定律有一定的理解，通过这节课可以强化学生对动量守恒的理解。心理特点但由于年龄和心理限制，仍以感性认识为主，还缺乏从具体到抽象的归纳和概括能力。思维障碍经过高一的物理学习，高二学生有了较成熟的物理思维和较强的逻辑分析能力。教学目标知识与技能1

2、、进一步巩固动量守恒定律；2、知道反冲运动和火箭的工作原理，了解反冲运动的应用；3、了解航天技术的发展和应用；4、理解反冲运动的物理实质，能够运用动量守恒定律分析、解决有关反冲运动的问题； 5、经历实验探究，认识反冲运动，能结合动量守恒定律对反冲现象作出解释，进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力。过程与方法1、 通过观察反冲现象，寻找它们共同规律的过程培养学生的观察能力和发现问题的能力；2、 通过实验探究来感受反冲现象，从而突破难点和重点；3、 通过嫦娥三号发射视频，更好的了解反冲在日常生活中的应用。情感态度与价值观1、培养学生动手动脑的能力，发掘学生探索新知识的潜能。体会自然规

3、律的奥妙；感受科技术对社会进步的巨大推动作用；2、理论联系实际，体会物理的实用性和趣味性, 激发学习兴趣。3、知道火箭飞行的原理和主要用途，了解我国的航天事业的巨大成就和当前的航空、航天计划，激发学生热爱祖国的情感。重难点重点1、什么是反冲运动；2、应用动量守恒定律正确处理喷气式飞机、火箭、反击式水船等问题。难点如何应用动量守恒定律分析、解决反冲运动。教法学法教法实验探究法、讲授法、讨论法等多种教学方法综合运用。学法通过运用观察法、讨论法、主动学习法，提出问题，分析问题，在获得感性认识的同时，积极思维，主动探索知识。教具多媒体课件、视频、气球、矿泉水瓶制作反击式水轮机模型、试管和小车做的大炮模

4、型、塑料泡沫制作的反冲式水船、玻璃板等。课时一课时教学流程设计环节教学活动学生活动创设情景引入新课引入教师：我们小时候都看过动画片，下面我们来一起欣赏猫和老鼠之船上的猫,动画中的猫为什么能离开地球，飞上天空呢?图1学生：观察思考，积极发言，说出该猫升空是因为作用力与反作用力反冲到天空的。老师：在日常生活中类似这样的运动很多，本节课我们就来研究这种运动。创设情境观察思考学生积极发言提出看法积极思考教学过程设计教学过程设计教学过程设计教学过程设计教学过程设计教学过程设计教学过程设计1、 探究性实验演示实验1请几个学生一起当众吹一个气球，然后，让气球开口向自己放手，看到气球直向学生飞去，活跃课堂氛围

5、。思考1：实验1中，气球为什么会沿气嘴相反方向运动？学生：是由于气体的向气嘴喷出的原因，由于作用力与反作用力的原因导致气球向相反方向运动。图2教师：对气球吹气时，气球是发生形变的，说明气球内部的气体对气球有一个作用力，而气球要恢复形变，从而对气体有一个作用力。当放手时气球对喷出的气体有一个力的作用，由牛顿第三定律知道喷出的气体对剩余部分和气球也有一个反作用力，所以气球从相反方向飞出去。演示实验2把弯管装在可以旋转的盛水容器的下部，当水从弯管流出时，容器就旋转起来。实验2中，水瓶为什么会旋转起来呢？学生：由于水从细管中流出来，导致水瓶旋转起来。教师：水流出是因为受到力的作用，根据牛顿第三定律知道

6、，流出的水对细管也有一个反作用力，从而瓶子旋转起来，这就是我们反击式水轮机的模型。看起来很简单的几个实验，其中包含了很多现代科技的基本原理：如火箭的发射，人造卫星的上天，反击式水轮机等。学生举例：你能举出日常生活中哪些运动类似气球、水瓶所做的运动呢？学生；节日放的烟花、喷气式飞机、乌贼和章鱼游泳，火箭、飞天候等所做的运动。二、反冲运动教师：请大家总结上述运动的特点，教师结合学生的叙述总结得到：如果一个静止的物体在内力的作用下分裂成两部分，一部分向某个方向运动，另一部分将向相反的方向运动。这个现象叫反冲运动。教师：我们再进行深入分析(1) 用动量定理分析举大炮放炮的例子，说明在炮弹和炮筒间存在火

7、药，火药燃烧放出高压，高温的气体，该气体对炮弹有一个作用力，反过来该气体对炮筒也有一个反作用力，从而使炮弹向前，炮筒向后运动。在这个过程中有内能转化成动能，导致机械能增加。图3从而分析气体喷出是因为球壁对球内气体有作用力的冲量使气体的动量增加，气体对球壁的反作用力冲量使气球的动量也增加。(2) 动量守恒动量分析：系统的合外力一般不为零；但反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况，可认为反冲运动中系统动量是守恒的。综上可得反冲运动的原理：反冲运动是相互作用物体之间的作用力与反作用力产生的效果。反冲过程中，系统的合外力一般不为零；但反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况，可认为反冲运动中系统动量是守

8、恒的。教师：进行深入理解：（1） 速度的反向性:一静止的质量为M的气球和气体，以对地速度v放出质量m的气体，研究剩余部分和气球相对于地的速度，设v方向为正方向。学生推导得到：（2） 速度的相对性：系统中的每一个物体必须选同一个参考系，通常以地面为参考系，速度则为对地速度。（3） 变质量问题：在反冲运动过程中，一般质量会发生变化，因此需要我们注意系统的选取。教师：生活中的反冲运动：（1） 用动画演示大炮和喷气式飞机的反冲现象；（2） 用小车和试管现场演示大炮的反冲实验；学生：举例说明生活中反冲运动的应用和防止的实例。教师：用图片经行展示反冲运动的应用和防止图4灌溉喷水器 图5飞毛腿导弹的发射图6

9、反击式水轮机 图7章鱼图8打枪时的反冲 图9止退犁通过对几个实例分析，明确了饭冲运动既有有力利的一面，同时也有不利的一面，在看待事物，我们要学会用一分为二的观点。反冲运动有一个重要的应用是火箭，下面我们就来认识火箭。三、火箭（1）多媒体演示古代的火箭，现代火箭的用途及多级火箭的工作过程，同时学生边看边阅读课文。图10火箭的结构图 图11三级火箭（2）播放嫦娥三号升空的视频，展示我国在火箭发射方面是跻身前列的，激发学生的爱国热情。图12嫦娥三号发射（3）用投影仪出示阅读思考题：(a)现代火箭与古代火箭有什么相同和不同之处？（b）现代火箭的主要用途是什么？（c）现代火箭为什么要采用多级结钩？4、引

10、导学生回答上诉问题(a)现代和古代火箭的原理是相同的，都是利用反冲运动来工作的，但是现代火箭比古代火箭的结构复杂得多，现代火箭主要是由壳体和燃料两部分组成，壳体是圆筒形的，前端是封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧产生高温高压燃气从尾喷管迅速喷出，火箭就获得相反方向的速度飞去。（b）现代火箭主要用来发射探测器、常规弹头或核弹头，人造卫星、宇宙飞船，即利用火箭作为运载火箭。（c）在现代技术条件下，一级火箭的最终速度还达不到卫星的最小发射速度，所以发射卫星时要使用多级火箭，发射时先点燃第一级火箭，燃料用完后，空壳自动脱落，然后下一级火箭开始工作。教师：我们一起总结（1） 火箭的原理火箭是利用了反冲原

11、理，发射火箭时，尾管中喷射出的高速气体有动量，根据动量守恒定律，火箭就获得向上的动量，从而向上飞去。(2)火箭在时间t内喷射燃气的质量为m,喷出燃气的速度为u,喷出燃气后的质量是M.如何求出火箭获得的速度?Mv+m=0 得 u= mu/M 教师：影响火箭最终飞行速度的主要因素是什么呢？根据v= mu/m可知，火箭性能晌参数与喷气速度u和火箭m/m有关。（3）火箭发射前的总质量为M，燃料燃尽后的总质量为m，燃气的喷气速度为v1，则火箭最终的速度为多大？学生：，教师：讨论影响火箭最终飞行速度的主要因素是什么呢？学生：喷气速度1，质量比M/m教师： 如何提高火箭燃气的喷射速度？学生：要提高喷气速度，

12、就要使用高质量的燃料， 目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂。目前喷气速度在2000-4000m/s教师：火箭的质量比M/m（即火箭 开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）注：目前的技术条件下，火箭的质量比在6-10 左右。（4）火箭发射卫星获得所需速度。多级火箭及时把空壳抛掉，使火箭的总质量减少，因而能够达到很高的速度，可以用来完成洲际导弹、人造卫星、宇宙飞船发射，但是火箭的级数不是越多越好，级数越多，构造越复杂，工作的可靠性越差，目前多级火箭一般是三级火箭。运载火箭一般采用液体推进剂，末级用液氧、液氢高能推进，称为低温液体火箭，技术比较复杂，目前只有美国、俄斯、法国、中国和日本等少数

13、几个国家掌握低温液体火箭技术。目前拥有运载火箭的国家有俄罗斯、美国、法国、英国、中国、日本、印度和以色列。当今世界上最大的运载火箭是俄罗斯的“能源”号，它长60米，底部最大直径20米，重3000多吨，能将120吨的有效载荷送入近地轨道。迄今为止运载火箭均为一次使用的，成本高。一次发射，少的几千万美元，多的上亿美元。不能重复使用，资源浪费大。亲身感受、观察、思考观察实验现象、并思考通过实验强化对反冲运动的理解。举例学生和教师一起分析、归纳用已学知识解释大炮放炮的例子，得出放炮过程中机械能增加。深入分析反冲运动深入理解，加深对动量守恒的理解。举例子说明反冲运动在生活中的应用。分析和应用防止反冲运动的影响的例子观看视频，描述并思考思考并回答学以致用及时巩固培养分析、解决问题的能力进一步巩固知识的灵活应用了解我国航天事业的国际地位学生回顾并体会过程和方法，巩固知识和技能板书设计第五节 反冲运动 火箭1、 探究性试验1、 演示实验1：气球的反冲2、 演示实验2：反击式水轮机的旋转。二、反冲运动 1、定义：如果一个静止的物体在内力的作用下分裂成两部分，一部分向某个方向运动，另一部分将向相反的方向运动。这个现象叫反冲运动。 2、原理：动量守恒 3、特点：反冲运动是相互作用物体之间的作用力与反作用力产生的效果。反冲过程中，系统的