（全国通用）高中物理 第十六章 动量守恒定律 第5节 反冲运动火箭课件 新人教选修35

1、物理选修选修3-5 人教版人教版第十六章动量守恒定律动量守恒定律第五节反冲运动火箭第五节反冲运动火箭 学学 习习 目目 标标了解反冲运动的动量守恒了解反冲运动的动量守恒明确反冲运动问题的处理方法，巩固前面所学知识明确反冲运动问题的处理方法，巩固前面所学知识了解反冲运动在航天航空中的应用了解反冲运动在航天航空中的应用 知知 识识 导导 图图1 1课前预习课前预习2 2课内探究课内探究3 3素养提升素养提升4 4课堂达标课堂达标5 5课时作业课时作业课课 前前 预预 习习1定义定义一个静止的物体在一个静止的物体在_的作用下分裂为两部分，一部分向某一方向运的作用下分裂为两部分，一部分向某一方向运动，

2、另一部分必然向动，另一部分必然向_方向运动的现象。方向运动的现象。2特点特点(1)物体的不同部分在物体的不同部分在_作用下向相反方向运动。作用下向相反方向运动。(2)反向运动中，反向运动中， 相互作用力一般较大，通常可以用相互作用力一般较大，通常可以用_来处来处理。理。知识点知识点 1反冲运动反冲运动内力内力相反相反内力内力动量守恒定律动量守恒定律3反冲现象的应用及防止反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边一边_。(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的防止：用枪射击时

3、，由于枪身的反冲会影响射击的_，所以用，所以用步枪射击时要把枪身抵在步枪射击时要把枪身抵在_，以减少反冲的影响。，以减少反冲的影响。旋转旋转准确性准确性肩部肩部1火箭火箭现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得_向前推进的飞行向前推进的飞行器。器。2火箭的工作原理火箭的工作原理当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的_，根据动量，根据动量守恒定律，火箭获得大小相等、方向相反的守恒定律，火箭获得大小相等、方向相反的_，因而发生连续的，因而发生连续的_现象，随着推进剂的消耗，火箭的质量逐渐减小，加速度不断增大，

4、现象，随着推进剂的消耗，火箭的质量逐渐减小，加速度不断增大，当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。知识点知识点 2火箭火箭反作用力反作用力动量动量动量动量反冲反冲3影响火箭速度大小的因素影响火箭速度大小的因素(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2.5km/ /s，提高到，提高到3 34 4km/ /s需很高的技术水平。需很高的技术水平。(2)质量比：火箭质量比：火箭_时的质量与火箭除燃料外的时的质量与火箭除燃料外的_质量之质量之比，现代火箭能达到的质量比不超过比，现代

5、火箭能达到的质量比不超过10。4现代火箭的主要用途现代火箭的主要用途利用火箭作为利用火箭作为_工具，例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人工具，例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等。造卫星和宇宙飞船等。开始飞行开始飞行箭体箭体运载运载判一判判一判(1)反冲运动中动量守恒。反冲运动中动量守恒。()(2)农田、园林的喷灌装置的原理是反冲运动。农田、园林的喷灌装置的原理是反冲运动。()(3)反冲运动实际上是相互作用物体之间的一对平衡力产生的效果。反冲运动实际上是相互作用物体之间的一对平衡力产生的效果。 ()(4)现代火箭是利用火箭和空气间的作用力而升空的。现代火箭是利用火箭和空气

6、间的作用力而升空的。()(5)用多级火箭发射卫星可以获得所需的速度。用多级火箭发射卫星可以获得所需的速度。()D想一想想一想两位同学在公园里划船。租船时间将到，她两位同学在公园里划船。租船时间将到，她们把小船划向码头。当小船离码头大约们把小船划向码头。当小船离码头大约2m左右左右时，有一位同学心想：自己在体育课上立定跳远时，有一位同学心想：自己在体育课上立定跳远的成绩从未低于的成绩从未低于2m，跳到岸上绝对没有问题。于，跳到岸上绝对没有问题。于是她纵身一跳，结果却掉到了水里是她纵身一跳，结果却掉到了水里(如图如图)。她为什。她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？么不能如她所想的那样跳到岸上呢？

7、(假设起跳时假设起跳时船已静止船已静止)课课 内内 探探 究究假如在月球上建一飞机场，应配置喷气式飞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？机还是螺旋桨飞机呢？提示：提示：因为月球上没有空气，所以螺旋桨飞因为月球上没有空气，所以螺旋桨飞机无法起飞，只能配置喷气式飞机。机无法起飞，只能配置喷气式飞机。探究一对反冲运动的理解探究一对反冲运动的理解1反冲运动的三个特点：反冲运动的三个特点：(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。(2)反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远

8、大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以可以用动量守恒定律或在某一方向上应用动量守恒定律来力远大于外力，所以可以用动量守恒定律或在某一方向上应用动量守恒定律来处理。处理。(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总动能增反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总动能增加。加。2分析反冲运动应注意的问题分析反冲运动应注意的问题(1)速度的反向性问题速度的反向性问题对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反。在列动量守恒方程时，可任意规定某出部分

9、来说的，两者运动方向必然相反。在列动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度应取负值。一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度应取负值。(2)相对速度问题相对速度问题反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度。由反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度。由于动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的速度，通常为对地的速度。因此于动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的速度，通常为对地的速度。因此应先将相对速度转换成对地的速度后，再列动量守恒定律方程。应先将相对速度转换成对地的速度后，再列动量守恒定律方程。(3)变质量

10、问题变质量问题在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运动过程中，随着在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时必须取火箭本身和在相互作用的燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进短时间内喷出的所有气体为研究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究。行研究。一个连同装备总质量为一个连同装备总质量为M100kg的宇航员，在距离飞船的宇航员，在距离飞船s45m处与飞船处于相对静止状态，他准备对太空中的哈勃望远镜进行维修，宇航员处

11、与飞船处于相对静止状态，他准备对太空中的哈勃望远镜进行维修，宇航员背着装有质量为背着装有质量为m00.5kg的氧气贮气筒，筒内有一个可以使氧气以的氧气贮气筒，筒内有一个可以使氧气以v50m/ /s的的速度喷出的喷嘴。宇航员在维修完毕哈勃望远镜后，必须向着返回飞船方向的速度喷出的喷嘴。宇航员在维修完毕哈勃望远镜后，必须向着返回飞船方向的反方向释放氧气，才能回到飞船，同时又必须保留一部分氧气供途中宇航员呼反方向释放氧气，才能回到飞船，同时又必须保留一部分氧气供途中宇航员呼吸之用，宇航员的耗氧率为吸之用，宇航员的耗氧率为Q2.52.510104 4kg/ /s，如果不考虑喷出氧气对设备与宇，如果不考

12、虑喷出氧气对设备与宇航员总质量的影响，则：航员总质量的影响，则：(1)喷出多少氧气，宇航员才能安全返回飞船？喷出多少氧气，宇航员才能安全返回飞船？(2)为了使总耗氧量最低，应该一次喷出多少氧气？返回时间是多少？为了使总耗氧量最低，应该一次喷出多少氧气？返回时间是多少？典例典例 1解题指导：解题指导：本题中宇航员所带的氧气量一定，问题是要将它合理分配给呼本题中宇航员所带的氧气量一定，问题是要将它合理分配给呼吸和喷气两个方面使用，并能保证宇航员安全返回飞船。吸和喷气两个方面使用，并能保证宇航员安全返回飞船。答案：答案：(1)0.05kg0.45kg(2)0.15kg；600s对点训练对点训练1假定

13、冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是岸边，则可行的办法是()A步行步行B挥动双臂挥动双臂C在冰面上滚动在冰面上滚动D脱去外衣抛向岸的反方向脱去外衣抛向岸的反方向解析：解析：由于冰面光滑，无法行走或滚动，由动量守恒定律可知，只有抛出由于冰面光滑，无法行走或滚动，由动量守恒定律可知，只有抛出物体获得反冲速度才能到达岸边。物体获得反冲速度才能到达岸边。D我国宋代就发明了火箭我国宋代就发明了火箭(如图甲如图甲)，火箭上扎一个火，火箭上扎一个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后火箭由于药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃

14、后火箭由于反冲向前运动。现代火箭，原理与古代火箭相同反冲向前运动。现代火箭，原理与古代火箭相同(如图如图乙乙)，你知道我国，你知道我国“长征长征”号系列火箭是怎样先后将号系列火箭是怎样先后将“神舟神舟”号系列载人飞船送上太空的吗？号系列载人飞船送上太空的吗？提示：提示：火箭靠喷射高温高压燃气获得反作用力，火箭靠喷射高温高压燃气获得反作用力，将将“神舟神舟”系列飞船送入太空。系列飞船送入太空。探究二火箭的工作原理探究二火箭的工作原理2分析火箭类问题应注意的几点分析火箭类问题应注意的几点(1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的

15、质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研应用动量守恒定律时，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象。注意反冲前、后各物体质量的变化。究对象。注意反冲前、后各物体质量的变化。(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是不是同一参考系，如果不明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是不是同一参考系，如果不是同一参考系要设法予以调整，一般情况要转换成对地速度。是同一参考系要设法予以调整，一般情况要转换成对地速度。(3)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

16、体的运动方向是相反的。的运动方向是相反的。一火箭喷气发动机每次喷出一火箭喷气发动机每次喷出m200g的气体，气体离开发动机的气体，气体离开发动机喷出时的速度喷出时的速度v1000m/s，设火箭质量，设火箭质量M300kg，发动机每秒喷气，发动机每秒喷气20次。次。(1)当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？(2)运动第运动第1s末，火箭的速度多大？末，火箭的速度多大？解题指导：解题指导：(1)恰当选取研究对象，应用动量守恒定律求解。恰当选取研究对象，应用动量守恒定律求解。(2)列方程时注意火箭质量的变化。列方程时注意火箭质量的变化。典例典例 2答案：答案：2m

17、/ /s；13.513.5m/ /sD素素 养养 提提 升升1“人船模型人船模型”问题的特征问题的特征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。这样的问题归为比。这样的问题归为“人船模型人船模型”问题。问题。人船模型人船模型(2)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。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。(3)适用条件适用条件“人船模型人船模型

18、”是利用平均动量守恒求解的一类问题。适用条件是：是利用平均动量守恒求解的一类问题。适用条件是：系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量守恒。系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量守恒。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，注意两物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，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移。体的位移是相对同一参考系的位移。如图所示，长为如图所示，长为L、质量为、质量为M的船停在静的船停在静水中，一个质量为水中，一个质量为m的人的人(可视为质点可视为质点)站在船的左端，在站在船的左端，在人从船头走到船尾的过程中，船与人相对地的位移大小人从船头走到船尾的