高中物理(新教材)选修1课件4：1 6 反冲现象 火箭 人教版

6反冲现象火箭第一章动量守恒定律新课导入思考：你知道章鱼、乌贼怎样游水吗？

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。章鱼能够调整自己的喷水口的方向，这样可以使得身体向任意方向前进。课堂探究一、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。2．特点：(1)动量守恒：反冲运动中系统不受外力或内力远大于外力；(2)机械能增加：反冲运动中，有其他形式的能转化为机械能；(3)反冲原理：如果系统内物体间的作用力使一部分获得了某一方向的动量，则反作用力会使系统的其它部分在相反方向上获得同样大小的动量。若系统的初始动量为零，则有0＝m1v1＋m2v2，各部分的速率与质量成反比。例1、一桶水且静止在水平地面上,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S4B解析: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,故水应向后喷出,选项B正确.3．处理反冲运动应注意的问题

(1)速度的方向对于原来静止的整体，抛出部分与剩余部分的运动方向必然相反。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，则反方向的速度应取负值。(2)相对速度问题在反冲运动中，有时遇到的速度是两物体的相对速度。此类问题中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来进行研究。1、古代火箭二、火箭2、现代火箭2、现代火箭3.火箭的工作原理利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的速度．4．影响火箭获得速度大小的因素(1)探究：设火箭飞行时在极短时间内喷射燃气的质量是Δm，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是u，喷出燃气后火箭的质量是m。求火箭获得的速度v。(2)结论：喷气速度越大，火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比越大，火箭获得的速度越大。例2、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(相对地面)，设火箭质量M＝300kg，发动机每秒喷气20次．求（1）当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？（2）运动第1s末,火箭的速度大小是多少?

5.火箭类问题的三点提醒(1)同时性:火箭在运动过程中,随着燃料的燃烧,火箭的质量不断减小,故在应用动量守恒定律时,必须取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)同一性: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,不是同一参考系的,一般要转化成对地的速度.(3)方向性:列方程时要注意初、末状态动量的方向.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.三、人船模型

如图所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人由静止开始从船的一端走到船的另一端，不计水的阻力．x1x2解析：人和船系统动量守恒,Mv1=mv2

二者位移关系：x1+x2=L任一时刻人和船的动量大小相等，所以二者平均动量相等。即Mx2=mx1。如图所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人由静止开始从船的一端走到船的另一端，不计水的阻力．x1x2解析：人和船系统动量守恒,Mv1=mv2

二者位移关系：x1+x2=L任一时刻人和船的动量大小相等，所以二者平均动量相等。即Mx2=mx1。2．特点(1)动量守恒且为0：系统内两物体相互作用前均静止。作用过程中，“人动船动，人停船停”。(2)任意时刻的瞬时速率都与各物体的质量成反比；全过程的平均速度也与质量成反比；两物体的位移大小与各物体的质量成反比。(3)s1和s2是两物体相对同一惯性参考系的位移(一般相对于地面)，二者方向相反。(4)上述特点同样适用于单一方向的动量守恒。宇航员太空行走太空行走(Walkinginspace)又称为出舱活动。是载人航天的一项关键技术，是载人航天工程在轨道上安装大型设备、进行科学实验、施放卫星、检查和维修航天器的重要手段。要实现太空行走这一目标，需要诸多的特殊技术保障。帮助航天员怀特实现太空行走的是自足式手提机动喷射器。这个装置主要由两个氧气储罐和一个压力调节器组成，重3.4千克，其中高压氧气推进剂重约0.13千克。它每秒能产生约181牛的推力，速度为1.82米/秒，相当于普通人慢跑的速度。该装置有3个喷管，2个喷管对着后方，1个喷管对着前方。开动对着后方的2个喷管，即可推着航天员向前移动，开动对着前方的1个喷管，即可停止移动。课堂达标1．(多选)2019年春节上映的国产科幻大片《流浪地球》中有这样的情节：为了自救，人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划，即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机，推动地球离开太阳系，用2500年的时间奔往另外一个栖息之地。这个科幻情节中有反冲运动的原理。现实中的下列运动属于反冲运动的有(

)A．汽车的运动B．直升机的运动C．火箭的运动D．反击式水轮机的运动解析：汽车的运动利用了汽车的牵引力，不属于反冲运动，故A错误；直升机的运动利用了空气的反作用力，不属于反冲运动，故B错误；火箭是利用喷气的方式获得动力的，其运动属于反冲运动，故C正确；反击式水轮机利用了水的反冲作用而获得动力，其运动属于反冲运动，故D正确。CD2．“长征五号”系列运载火箭是目前中国运载能力最大的火箭，又称“胖五”。2019年12月27日20时45分，“长征五号”遥三运载火箭在中国文昌航天发射场成功将“实践二十号”卫星送入预定轨道。模拟发射火箭的实验如下：静止的实验火箭，总质量为M＝2100g，当它以对地速度为v0＝840m/s喷出质量为Δm＝100g的高温气体后，火箭的对地速度为(喷出气体过程中重力和空气阻力可忽略不计)(

)A．42m/sB．－42m/sC．40m/sD．－40m/s解析：火箭喷出气体过程中重力和空气阻力可忽略不计，可知火箭和喷出的气体在竖直方向的动量守恒，以喷出气体的速度方向为正方向，由动量守恒定律得Δmv0＋(M－Δm)v＝0，解得v＝－42m/s，选项B正确。B3.如图所示，物体A和B质量分别为m1和m2，其图示直角边长分别为a和b.设B与水平地面无摩擦，当A由顶端O从静止开始滑到B的底端时，B的水平位移是多少？解析：由A、B组成的系统．在相互作用过程中水平方向动量守恒，则m2x－m1(b－a－x)＝0，解得：4.一火箭喷气式发动机每次喷出m=2000g的气体,气体离开发动机喷出时相对火箭的速度v=1000m/s.设火箭质量m0=300kg,发动机每秒钟喷气20次.

求第一次喷出气体后,火箭的速度大小是多少?

解析:由动量守恒定律知(m0-m)v1+m(v1-v)=0,解得v1=6.67m/s.

备用工具&资料3.如图所示，物体A和B质量分别为m1和m2，其图示直角边长分别为a和b.设B与水平地面无摩擦，当A由顶端O从静止开始滑到B的底端时，B的水平位移是多少？解析：由A、B组成的系统．在相互作用过程中水平方向动量守恒，则m2x－m1(b－a－x)＝0，解得：课堂达标1．(多选)2019年春节上映的国产科幻大片《流浪地球》中有这样的情节：为了自救，人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划，即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机，推动地球离开太阳系，用2500年的时间奔往另外一个栖息之地。这个科幻情节中有反冲运动的原理。现实中的下列运动属于反冲运动的有(

)A．汽车的运动B．直升机的运动C．火箭的运动D．反击式水轮机的运动解析：汽车的运动利用了汽车的牵引力，不属于反冲运动，故A错误；直升机的运动利用了空气的反作用力，不属于反冲运动，故B错误；火箭是利用喷气的方式获得动力的，其运动属于反冲运动，故C正确；反击式水轮机利用了水的反冲作用而获得动力，其运动属于反冲运动，故D正确。CD课堂探究一、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。3．处理反冲运动应注意的问题

(1)速度的方向对于原来静止的整体，抛出部分与剩余