高中物理第十六章动量守恒定律5反冲运动火箭课件1新人教版选修35

5．反冲运动(yùndòng)火箭第一页，共44页。自学(zìxué)线索第二页，共44页。学基础(jīchǔ)导学第三页，共44页。1．定义：根据动量守恒定律，一个静止的物体(wùtǐ)在_______的作用下分裂为两部分，一部分向某一个方向运动，另一部分必然向________方向运动的现象．一、反冲内力(nèilì)相反(xiāngfǎn)第四页，共44页。2．特点：(1)物体的不同部分在______力作用下向相反方向运动．(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以(kěyǐ)用动量守恒定律来处理．(3)反冲运动中，由于有__________能转变为动能，所以系统的总动能________．内其他(qítā)形式增加(zēngjiā)第五页，共44页。3．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，一边________．(2)防止：用枪射击时，由于(yóuyú)枪身的反冲会影响射击的__________，所以用步枪射击时要把枪身抵在________，以减少反冲的影响．旋转(xuánzhuǎn)准确性肩部(jiānbù)第六页，共44页。提示：反冲是物体在内力作用分裂为两部分，它们的运动方向相反．划船(huáchuán)时，水不是船的一部分，运动方向也不一定相反，不是反冲．第七页，共44页。1．工作原理：是利用________运动，火箭燃料(ránliào)燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大速度．2．影响火箭获得速度大小的因素：(1)喷气速度：现代液体燃料(ránliào)火箭的喷气速度约为2000m/s～4000m/s．(2)质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料(ránliào)外的箭体质量之比．喷气速度________，质量比_______，火箭获得的速度越大．二、火箭(huǒjiàn)反冲越大越大第八页，共44页。讲要点(yàodiǎn)例析第九页，共44页。对反冲运动(yùndòng)的理解1．反冲运动的特点及其遵循的规律(1)特点①物体的不同部分在内力作用下向相反方向(fāngxiàng)运动．②反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加．第十页，共44页。(2)反冲运动中，以下三种情况均可应用动量守恒定律解决(jiějué)①系统不受外力或所受外力之和为零，满足动量守恒的条件，可以用动量守恒定律解决(jiějué)反冲运动问题．②系统虽然受到外力作用，但内力远远大于外力，外力可以忽略，也可以用动量守恒定律解决(jiějué)反冲运动问题．③系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变，可以在该方向上应用动量守恒定律．第十一页，共44页。2．分析反冲运动应注意的问题(1)速度的反向性问题对于原来静止(jìngzhǐ)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．第十二页，共44页。(2)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．由于动量守恒定律中要求(yāoqiú)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．(3)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行研究．第十三页，共44页。 一火箭喷气发动机每次喷出m＝200g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1000m/s．设火箭质量(zhìliàng)M＝300kg，发动机每秒钟喷气20次．(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？(2)运动第1s末，火箭的速度多大？第十四页，共44页。第十五页，共44页。第十六页，共44页。答案(dáàn)：(1)2m/s(2)13．5m/s第十七页，共44页。 分析火箭类问题应注意的问题(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．(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否是同一参考系，如果不是同一参考系要设法予以调整，一般情况(qíngkuàng)要转换成对地球的速度．(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的运动方向是相反的．

第十八页，共44页。第十九页，共44页。答案(dáàn)：C第二十页，共44页。反冲运动(yùndòng)中的“人船模型”1．“人船模型”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，则动量守恒，在相互作用的过程中，任一时刻(shíkè)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．第二十一页，共44页。第二十二页，共44页。 (1)“人船模型”问题中，两物体的运动(yùndòng)特点是：“人”走“船”行、“人”停“船”停．(2)问题中的“船长”通常应理解为“人”相对“船”的相对位移，而在求解过程中应讨论的是“人”及“船”的对地位移．第二十三页，共44页。 有一只小船停在静水中，船上一人从船头走到船尾．如果人的质量m＝60kg，船的质量M＝120kg，船长为l＝3m，则船在水中移动的距离是多少？水的阻力不计．解析：人在船上走时，由于人、船系统所受合力为零，总动量守恒(shǒuhénɡ)，因此系统的平均动能也守恒(shǒuhénɡ)，如图所示．第二十四页，共44页。答案(dáàn)：1m第二十五页，共44页。 “人船模型”是利用平均(píngjūn)动量守恒求解的一类问题，解决这类问题应明确：(1)适用条件是：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照物的位移．第二十六页，共44页。 2－1如图所示，载人气球原来静止在空中(kōngzhōng)，与地面距离为h，已知人的质量为m，气球的质量(不含人的质量)为M．若人要沿轻绳梯返回地面，则绳梯的长度至少为多长？第二十七页，共44页。第二十八页，共44页。〔思考与讨论〕——教材P22你知道章鱼、乌贼怎样游泳吗？它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快地运动．章鱼能够调整(tiáozhěng)自己的喷水口的方向，这样可以使得身体向任意方向前进．你认为章鱼游泳时应用了什么物理原理？第二十九页，共44页。点拨：章鱼、乌贼游泳时，将身体内部(nèibù)的一部分水高速喷出，从而使自身获得相反方向的速度．像这样，由于物体通过分离出部分物质，而使剩余的部分获得速度，这种现象称为反冲运动，其基本原理仍然是动量守恒定律．第三十页，共44页。〔思考与讨论〕——教材P23质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止．由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态．这个人手中拿着一个(yīɡè)质量为Δm的小物体．现在他以相对于飞船为u的速度把小物体抛出(如图)．第三十一页，共44页。1．小物体的动量(dòngliàng)改变量是多少？2．人的动量(dòngliàng)改变量是多少？3．人的速度改变量是多少？第三十二页，共44页。练随堂演练(yǎnliàn)第三十三页，共44页。1．假定冰面是光滑的，某人(mǒurén)站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是()A．步行 B．挥动双臂C．在冰面上滚动 D．脱去外衣抛向岸的反方向答案：D第三十四页，共44页。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(tuīdòng)空气，空气的反作用力推动(tuīdòng)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(tuīdòng)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(tuīdòng)火箭D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动(tuīdòng)火箭第三十五页，共44页。解析：火箭工作的原理是利用(lìyòng)反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压气体从尾部喷出，使得火箭获得反冲速度，故正确答案为B．答案：B第三十六页，共44页。答案(dáàn)：A第三十七页，共44页。4．小车上装有一桶水，静止在光滑(guānghuá)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、S4(图中未全画出)．要使小车向前运动，可采用的方法是()A．打开阀门S1 B．打开阀门S2C．打开阀门S3 D．打开阀门S4第三十八页，共44页。解析：据水和车组成的系统动量守恒，原来系统动量为0，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(xiāngfǎn)，故水应向后喷出．答案：B第三十九页，共44页。5．小船相对于地面以速度v向东行驶，若在船上以相对于地面相同的速率2v分别水平向东和向西抛出两个质量相等的重物(zhònɡwù)，则小船的速度将()A．不变 B．减小C．增大 D．速度为零答案：C第四十页，共44页。6．平板车停