1反冲运动火箭学案

第十六章动量守恒定律§反冲运动火箭学案一．学习目标1．知道什么是反冲运动。2．能够用动量守恒定律解释反冲运动并进行简单计算。3．了解一些火箭的工作原理。二．重点难点1.重点：运用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质2.难点：动量守恒定律的应用三．学法指导本节课通过进一步巩固动量守恒定律，知道反冲运动和火箭的工作原理，了解反冲运动的应用。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。通过观察反冲现象，寻找它们共同规律的过程培养观察能力和发现问题的能力。体会物理知识来源于生活而又应用于生活的特点，培养学生主动探究、乐于探究的品质。培养学生动手动脑的能力，发掘学生探索新知识的潜能。首先把本节课的内容认真的看一遍。不清楚的要作一标记。看好以后可以查阅一下资料，最后完成本学案。四．自主学习一、反冲运动1、反冲运动一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分，另外一个部分必然，这个现象叫反冲运动。2．反冲运动遵循的规律反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受的合外力不为零，但由于系统内力远远于外力，所以系统的是守恒的。3．反冲运动的应用实例(1)利用有益的反冲运动反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转，从而带动发电机发电。喷气式飞机是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度，等等。(2)避免有害的反冲运动射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，这就会影响射击准确性等。二、火箭1．发射火箭的原理火箭是利用了原理，发射火箭时，尾管中喷射出的高速气体有动量，根据定律，火箭就获得向上的动量，从而向上飞去。即mΔv+Δmu=0，解得Δu=—Δmu/m。2．决定火箭性能的参数根据Δv=—Δmu/m可知，火箭性能晌参数与喷气和火箭质量比Δm/m有关，一般u在2000~4000m／s，质量之比小于10。3．用多级火箭发射卫星获得所需速度目前多级火箭一般都是火箭。因为火箭能达到目前发射人造卫星的需求，又因级数越多，结构越复杂，并难以控制，因此降低了性能的可靠性，难以达到预期的目的。五．典型例题【例1】一个静止的质量为M的不稳定原子核，放射出一个质量为m的粒子，(1)粒子离开原子核时速度为v0，则原子核剩余部分的速率等于。(2)粒子离开原子核时相对原子核的速度为v0，则原子核剩余部分的速率等于。[解析]由于放射过程极短，放射过程中其他外力的冲量均可不计，整个原子核系统动量守恒。(1)设剩余部分对地的反冲速度为v/,由于原子核原来静止，故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小，即有mvo=(M—m)v/解得;v/=mvo/(M—m)(2)设剩余部分对地的反冲速度为v/，则粒子的对地速率为v=v。—v/。由于原子核原来静止，故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小，即有m(vo—v/)=(M—m)v/所以v/=mv0/M即剩余部分速率为mvo/M。点评：注意将粒子的相对速度转化为绝对速度，如果明确了各速度的方向，则相对速度可确定为两种情况：当两者同向时，相对速率为两者速率之差；两者反向时，相对速率为两者速率之和，这样可将矢量式转化为标量式。【例2】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，空气的反作用力推动火箭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C．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，空气膨胀推动火箭[解析]火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B。[答案]B点评：本题考查了火箭的工作原理，要注意与火箭发生相互作用的是火箭喷出的燃气，而不是外界的空气。而与带螺旋桨的直升机发生相互作用的才是空气，应注意两者的区别。六．课堂练习1．一个静止的质量为M的不稳定原子核，当它放射出质量为m的速度为v的粒子后，原子核剩余部分的速度多大？

2．火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出的气体相对于地面的速度v=1000m/s．设火箭初始质量为M=300kg，初速度为零，发动机每秒喷气20次，在不考虑空气阻力和地球引力的情况下，火箭1s末的速度多大？

3．质量为m=60kg的人站在质