(新教材)20版物理人教版高二上选择性必修第一册学案：主题16反冲现象火箭含解析

1、6 反冲现象火箭学习目标知识脉络1.了解反冲运动的概念及反冲运动 的一些应用.2知道反冲运动的原理.（重点）3掌握应用动量守恒定律解决反冲 运动问题.（重点、难点）4.了解火箭的工作原理及决定火箭 最终速度大小的因素.（难点）反冲远动T 氏冲吨用-* ；力讦恆定律1r|喪达试=耐+ W；r.一”人船険魁 r1揖 L 叫 *1+ Xj =f隙用小的卩 1忒知识点一|反冲运动- O基础初探基础初探Q Q-先填空1.定义根据动量守恒定律，如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这个现象叫作反冲._2.反冲原理反冲运动的基本原理是动量守恒定律

2、，如果系统的一部分获得了某一方向的 动量，系统的其他部分就会在这一方向的反方向上获得同样大小的动量.3.公式若系统的初始动量为零，则动量守恒定律的形式变为0=mi ivi i+mgv2 2，此式表 明，做反冲运动的两部分的动量大小相等、方向相反而它们的速率与质量成反 _ 比.再判断1做反冲运动的两部分的动量一定大小相等，方向相反.（V）2.一切反冲现象都是有益的.（X）3章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理.（V）后思考1.反冲运动中，内力做功的代数和是否为零？【提示】不为零.反冲运动中，两部分受到的内力做功的代数和为正值.2.两位同学在公园里划船，当小船离码头大约1.5 m时，有一位同学心想:

3、自己在体育课上立定跳远的成绩从未低于2 m,跳到岸上绝对没有问题.于是她 纵身一跳，结果却掉到了水里（如图所示），她为什么不能如她所想的那样跳到岸上 呢？【提示】这位同学与船组成的系统在不考虑水的阻力的情况下，所受合外力为零，在她跳起前后遵循动量守恒定律.在她向前跳起瞬间，船要向后运动.- O核修突破核修突破0-合作探讨如图所示，为一条约为180 kg的小船漂浮在静水中，当人从船 尾走向船头时，小船也发生了移动，不计水的阻力.探讨1:小船发生移动的动力是什么力？小船向哪个方向运动？【提示】摩擦力.向左运动，即与人行的方向相反.探讨2:当人走到船头相对船静止时，小船还运动吗？为什么？【提示】不运

4、动.小船和人组成的系统动量守恒 ，当人的速度为零时，船的速度也为零.探讨3:当人从船尾走到船头时，有没有可能出现如图甲或如图乙的情形？为 什么？甲乙【提示】 不可能.由系统动量守恒可知，人和船相对于地面的速度方向一 定相反，不可能向同一个方向运动，且人船位移比等于它们质量的反比.核心点击1.反冲运动的特点及遵循的规律(1)特点：是物体之间的作用力与反作用力产生的效果.条件：系统不受外力或所受外力的矢量和为零.内力远大于外力； 系统在某一方向上不受外力或该方向上所受外力之和为零.(3)反冲运动遵循动量守恒定律.2.讨论反冲运动应注意的两个问题(1)速度的反向性对于原来静止的物体，被抛出部分具有速

5、度时，剩余部分的运动方向与被抛 出部分必然相反.(2)速度的相对性一般都指对地速度.3“人船模型”问题(1)定义两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒.在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比.这 样的问题归为“人船模型”问题.特点1两物体满足动量守恒定律：m1v1m2v2=0.2运动特点：人动船动，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右；人船位移比等于它们质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即X1_m2X2v2m1. .3应用此关系时要注意一个问题：即公式中V1、V2和X1、X2般都是相对地面而言的.- O题组冲关题组

6、冲关o-1._小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图所示，桶的前、后、底 及侧面各装有一个阀门，分别为S1、S2、S3、&(图中未画出) )，要使小车向前运动， 可采用的方法是打开阀门 _ .解析：根据水和车组成的系统动量守恒,原来系统动量为零，由0=m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.答案：S22.质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人，共同静止在距地面为h的 高空中.现从气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳能安全滑到地面，则软绳至少有多长？解析：如图所示，设绳长为L，人沿软绳滑至地面的时间为t，由图可知，L=x人+x球.设人下滑的平均

7、速度大小为v人，气球上升的平均 速度大小为v球，由动量守恒定律得：0=M v球一mv人即0=0=Mx球一mx人又有x人+x球=L，x人=h名师名师解决“人船模型”应注意两点（1）适用条件：1系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零；2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.知识点二|火箭解以上各式得:基础初探基础初探先填空1.原理火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反冲作用来获得巨大速度.2.影响火箭获得速度大小的因素一是喷气速度，二是

8、火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比喷气速度越 _ 大，质量比越大，火箭获得的速度越大.再判断1火箭点火后离开地面向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果.（X）2在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行.（V）3火箭发射时，火箭获得的机械能来自于燃料燃烧释放的化学能.（V）后思考假如在月球上建一飞机场，应配置喷气式飞机还是螺旋桨飞机呢？【提示】 应配置喷气式飞机喷气式飞机利用反冲运动原理，可以在真空 中飞行，而螺旋桨飞机是靠转动的螺旋桨与空气的相互作用力飞行的 ，不能在真 空中飞行.- O核核牺牺突破突破-合作探讨如图所示，是多级运载火箭的示意图，发射时，先点燃第一级火 箭，燃料用完后，空壳

9、自动脱落，然后下一级火箭开始工作.探讨1:火箭点火后能加速上升的动力是什么力？【提示】 燃烧产生的气体高速向下喷出，气体产生的反作用力推动火箭加 速上升.探讨2:要提升运载物的最大速度可采用什么措施？【提示】 提高气体喷射速度，增加燃料质量，及时脱离前一级火箭空壳.核心点击1火箭的速度设火箭在&时间内喷射燃气的质量为Am,速度为u,喷气后火箭的质量为m， 获得的速度为v，由动量守恒定律：0=mv+Amu，得v=不*第三级第二缎呵一级2决定因素火箭获得速度取决于燃气喷出速度u及燃气质量与火箭本身质量之比两m个因素.3多级火箭由于受重力的影响，单级火箭达不到发射人造地球卫星所需要的7.9

10、km/s,实 际火箭为多级.多级火箭发射时，较大的第一级火箭燃烧结束后，便自动脱落，接着第二级、第三级依次工作，燃烧结束后自动脱落，这样可以不断地减小火箭壳体的质量，减轻负担，使火箭达到远远超过使用同样多的燃料的一级火箭所能达到的速度.目前多级火箭一般都是三级火箭，因为三级火箭能达到目前发射人造卫星的需求.-题组冲关题组冲关0-3.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.燃料推动空气，空气反作用力推动火箭B.火箭发动机用力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JC.火箭吸入空气，然后向后排出，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，

11、空气膨胀推动火箭解析：火箭工作中，动量守恒，当向后喷气时，则火箭受一向前的推力从而 使火箭加速，故只有B正确.答案：B4.（多选）采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度（）（）A.使喷出的气体速度更大B.使喷出的气体温度更高C.使喷出的气体质量更大D.使喷出的气体密度更小解析：设火箭原来的总质量为M，喷出的气体质量为m，速度是v,剩余的 质量为（Mm），速度是v :由动量守恒得：（Mm）v =mv得：v=mv，由上MIm式可知：m越大，v越大，v越大.故A、C正确.答案：AC5.火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体，气体离开发动机喷出时的 速度v =1 000 m/s相对地面) )，设

12、火箭质量M=300 kg,发动机每秒喷气20次.求 当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？解析：法一：喷出气体的运动方向与火箭运动的方向相反，系统动量守恒第一次气体喷出后，火箭速度为V1，有(M-m)vi-mv=0第二次气体喷出后，火箭速度为V2,有(M2m)v2mv=(Mm)vi第三次气体喷出后，火箭速度为V3,有(M3m)v3mv=(M2m)v23mv=3X0.2X1 000 M3m=3003X0.2法二：选取整体为研究对象，运用动量守恒定律求解.设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出三次气体为研究对象，据 动量守恒定律，得(M3m)v33mv=0所以v3=3m：=2 m/s.M3m答案：2 m/s火箭类问题的三点提醒(1)火箭在运动过程中，