高中物理 第十六章 動量守恒定律 第5節(jié) 反沖運動 火箭課件 新人教版選修35

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1、第第十十六六章章第第5節(jié)節(jié)新知預新知預習習巧設計巧設計 要點一要點一要點二要點二名師課名師課堂堂一點通一點通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測隨堂檢測歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升1.理解反沖運動的概念；了解反沖運動理解反沖運動的概念；了解反沖運動 的典型事例。的典型事例。2.理解反沖運動的原理是動量守恒定律。理解反沖運動的原理是動量守恒定律。3.了解火箭的工作原理；了解決定火箭了解火箭的工作原理；了解決定火箭 能力大小的因素。能力大小的因素。4.會用動量守恒定律分析解決反沖運動會用動量守恒定律分析解決反沖運動 問題。問題。 1反沖運動反沖運動 (1)定義：一個靜止的物

2、體在定義：一個靜止的物體在 的作用下分裂為兩部的作用下分裂為兩部分，一部分向某一個方向運動，另一部分必然向分，一部分向某一個方向運動，另一部分必然向 方向方向運動的現(xiàn)象。運動的現(xiàn)象。 (2)特點：特點： 物體的不同部分在物體的不同部分在 作用下向相反方向運動。作用下向相反方向運動。 反沖運動中，相互作用力一般較大，通?？梢杂梅礇_運動中，相互作用力一般較大，通?？梢杂?來處理。來處理。 內(nèi)力內(nèi)力相反相反內(nèi)力內(nèi)力動量守恒定律動量守恒定律 (3)反沖現(xiàn)象的應用和防止：反沖現(xiàn)象的應用和防止： 應用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置是利用反沖使水從噴口應用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置是利用反沖使水從噴口噴出時，一邊噴水一

3、邊噴出時，一邊噴水一邊 。 防止：用槍射擊時，由于槍身的反沖會影響射擊的防止：用槍射擊時，由于槍身的反沖會影響射擊的 ，所以用步槍射擊時要把槍身抵在，所以用步槍射擊時要把槍身抵在 ，以減少反，以減少反沖的影響。沖的影響。 關(guān)鍵一點關(guān)鍵一點因反沖運動中動量守恒，故朝相反方向運因反沖運動中動量守恒，故朝相反方向運動的兩部分，質(zhì)量大的運動速度小，用槍射擊時肩部與槍身動的兩部分，質(zhì)量大的運動速度小，用槍射擊時肩部與槍身緊靠在一起，相當于增加了槍的質(zhì)量，從而減小了槍的反沖緊靠在一起，相當于增加了槍的質(zhì)量，從而減小了槍的反沖速度。速度。旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)準確性準確性肩部肩部 2火箭火箭 (1)工作原理：工作原理：

4、是利用是利用 運動，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃運動，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃氣從尾噴管迅速噴出時，使火箭獲得巨大速度。氣從尾噴管迅速噴出時，使火箭獲得巨大速度。 (2)構(gòu)造：主要有兩大部分：箭體和燃料。構(gòu)造：主要有兩大部分：箭體和燃料。 (3)特點：箭體和噴出的燃料氣體滿足特點：箭體和噴出的燃料氣體滿足 定律。定律。反沖反沖動量守恒動量守恒 (4)影響火箭獲得速度大小的因素：影響火箭獲得速度大小的因素： 噴氣速度：現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為噴氣速度：現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為2 0004 000 m/s。 質(zhì)量比：指火箭起飛時的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭質(zhì)量比：指火箭起飛時的質(zhì)量

5、與火箭除燃料外的箭體體 。噴氣速度。噴氣速度 ，質(zhì)量比，質(zhì)量比 ，火箭獲得的速，火箭獲得的速度越大。度越大。 關(guān)鍵一點關(guān)鍵一點因火箭、噴氣式飛機是靠噴出氣體與自身因火箭、噴氣式飛機是靠噴出氣體與自身發(fā)生相互作用而運動的，不是靠與空氣的作用，所以，它發(fā)生相互作用而運動的，不是靠與空氣的作用，所以，它們可以在真空中飛行。們可以在真空中飛行。質(zhì)量之比質(zhì)量之比越大越大越大越大1下列屬于反沖運動的是下列屬于反沖運動的是 ()A噴氣式飛機的運動噴氣式飛機的運動B直升機的運動直升機的運動C火箭的運動火箭的運動 D反擊式水輪機的運動反擊式水輪機的運動解析：解析：選項選項A、C、D中，三者都是自身的一部分向一方

6、中，三者都是自身的一部分向一方向運動，而剩余部分向反方向運動，而直升機是靠外界向運動，而剩余部分向反方向運動，而直升機是靠外界空氣的反作用力作為動力，所以空氣的反作用力作為動力，所以A、C、D對，對，B錯。錯。答案：答案：ACD2手持鐵球的跳遠運動員起跳后，欲提高跳遠成績，手持鐵球的跳遠運動員起跳后，欲提高跳遠成績， 可在運動到最高點時，將手中的鐵球可在運動到最高點時，將手中的鐵球 ()A豎直向上拋出豎直向上拋出 B向前方拋出向前方拋出C向后方拋出向后方拋出 D向左方拋出向左方拋出解析：解析：欲提高跳遠成績，則應增大水平速度，即增欲提高跳遠成績，則應增大水平速度，即增大水平方向的動量，所以可將

7、鐵球向后拋出，人和大水平方向的動量，所以可將鐵球向后拋出，人和鐵球的總動量守恒，因為鐵球的動量向后，所以人鐵球的總動量守恒，因為鐵球的動量向后，所以人向前的動量增加，故選項向前的動量增加，故選項C正確。正確。答案：答案：C3運送人造衛(wèi)星的火箭開始工作以后，火箭做加速運動的運送人造衛(wèi)星的火箭開始工作以后，火箭做加速運動的 原因是原因是 ()A燃料燃燒推動空氣，空氣反作用力推動火箭燃料燃燒推動空氣，空氣反作用力推動火箭B火箭吸入空氣，然后向后拋出，空氣對火箭的反作用火箭吸入空氣，然后向后拋出，空氣對火箭的反作用 力推動火箭力推動火箭C火箭發(fā)動機用力將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后噴出，氣火箭發(fā)動機用力將燃

8、料燃燒產(chǎn)生的氣體向后噴出，氣 體的反作用力推動火箭體的反作用力推動火箭D火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動火火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動火 箭箭解析：解析：火箭中燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體與火箭發(fā)生火箭中燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體與火箭發(fā)生相互作用，氣體噴出，火箭受到相反方向推力而加速運相互作用，氣體噴出，火箭受到相反方向推力而加速運動，因此動，因此C項正確。項正確。答案：答案：C 1反沖運動的特點及遵循的規(guī)律反沖運動的特點及遵循的規(guī)律 (1)特點：特點： 在反沖運動中，由于存在內(nèi)力作用，根據(jù)牛頓運動定在反沖運動中，由于存在內(nèi)力作用，根據(jù)牛頓運動定律可知，相互作用的物

9、體獲得加速度，速度同時發(fā)生變化，律可知，相互作用的物體獲得加速度，速度同時發(fā)生變化，所以物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反的方向運動。所以物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反的方向運動。 反沖運動中，相互作用力一般較大，通?？梢杂脛恿糠礇_運動中，相互作用力一般較大，通?？梢杂脛恿渴睾愣商幚?。但由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，所以守恒定律處理。但由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，所以系統(tǒng)的總動能增加。系統(tǒng)的總動能增加。 (2)動量守恒定律在反沖運動中適用的情況：動量守恒定律在反沖運動中適用的情況： 系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，滿足動量守恒系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，滿足動量守恒的條件，可以用動

10、量守恒定律解決反沖運動問題。的條件，可以用動量守恒定律解決反沖運動問題。 系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力遠遠大于外力，外系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力遠遠大于外力，外力可以忽略，也可以用動量守恒定律解決反沖運動問題。力可以忽略，也可以用動量守恒定律解決反沖運動問題。 系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，系統(tǒng)的動量并不守系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，系統(tǒng)的動量并不守恒，但系統(tǒng)在某一方向上不受外力或外力在該方向上的分恒，但系統(tǒng)在某一方向上不受外力或外力在該方向上的分力之和為零，則系統(tǒng)的動量在該方向上的分量保持不變，力之和為零，則系統(tǒng)的動量在該方向上的分量保持不變，可以用該方向上的動量守恒解決反沖運動問題?？梢杂?/p>

11、該方向上的動量守恒解決反沖運動問題。 2討論反沖運動應注意的問題討論反沖運動應注意的問題 (1)速度的反向性問題：速度的反向性問題： 對于原來靜止的整體，拋出部分具有速度時，剩余部對于原來靜止的整體，拋出部分具有速度時，剩余部分的反沖是相對于拋出部分來說的，兩者運動方向必然相分的反沖是相對于拋出部分來說的，兩者運動方向必然相反。在列動量守恒方程時，可任意規(guī)定某一部分的運動方反。在列動量守恒方程時，可任意規(guī)定某一部分的運動方向為正方向，則反方向的另一部分的速度應取負值。向為正方向，則反方向的另一部分的速度應取負值。 (2)相對速度問題：相對速度問題： 反沖運動的問題中，有時遇到的速度是相互作用的

12、兩反沖運動的問題中，有時遇到的速度是相互作用的兩物體的相對速度。由于動量守恒定律中要求速度為對同一物體的相對速度。由于動量守恒定律中要求速度為對同一參考系的速度，通常為對地的速度。因此應先將相對速度參考系的速度，通常為對地的速度。因此應先將相對速度轉(zhuǎn)換成對地的速度后，再列動量守恒定律方程。轉(zhuǎn)換成對地的速度后，再列動量守恒定律方程。 (3)變質(zhì)量問題：變質(zhì)量問題： 常遇到變質(zhì)量物體的運動，如在火箭的運動過程中，隨常遇到變質(zhì)量物體的運動，如在火箭的運動過程中，隨著燃料的消耗，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，此時必須取火箭著燃料的消耗，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，此時必須取火箭本身和在相互作用的短時間內(nèi)噴出的所

13、有氣體為研究對象，本身和在相互作用的短時間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對象，取相互作用的這個過程為研究過程來進行研究。取相互作用的這個過程為研究過程來進行研究。 名師點睛名師點睛 (1)內(nèi)力的存在盡管不會影響系統(tǒng)的動量守恒，但內(nèi)力內(nèi)力的存在盡管不會影響系統(tǒng)的動量守恒，但內(nèi)力做的功往往會改變系統(tǒng)的總動能。做的功往往會改變系統(tǒng)的總動能。 (2)反沖運動是作用力和反作用力都做正功的典型例子。反沖運動是作用力和反作用力都做正功的典型例子。 1一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m200 g的氣體，氣的氣體，氣體離開發(fā)動機噴出時的速度體離開發(fā)動機噴出時的速度v1 000 m/s(相對地面相對地面)

14、。設。設火箭質(zhì)量火箭質(zhì)量M300 kg，發(fā)動機每秒鐘噴氣，發(fā)動機每秒鐘噴氣20次。次。 (1)當?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度多大？當?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度多大？ (2)運動第運動第1 s末，火箭的速度多大？末，火箭的速度多大？ 思路點撥思路點撥火箭噴氣屬反沖現(xiàn)象，火箭和氣體組成火箭噴氣屬反沖現(xiàn)象，火箭和氣體組成系統(tǒng)的動量守恒，應用動量守恒定律時，可以對每次噴氣系統(tǒng)的動量守恒，應用動量守恒定律時，可以對每次噴氣依次應用，也可以整體應用。依次應用，也可以整體應用。答案答案(1)2 m/s(2)13.5 m/s (1)火箭在運動過程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的火箭在運動過程中，隨著燃料的燃燒

15、，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，故在應用動量守恒定律時，必須取在同一相質(zhì)量不斷減小，故在應用動量守恒定律時，必須取在同一相互作用時間內(nèi)的火箭和噴出的氣體為研究對象。注意反沖前、互作用時間內(nèi)的火箭和噴出的氣體為研究對象。注意反沖前、后各物體質(zhì)量的變化。后各物體質(zhì)量的變化。 (2)明確兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考系是否是明確兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考系是否是同一參考系，如果不是同一參考系要設法予以調(diào)整，一般情同一參考系，如果不是同一參考系要設法予以調(diào)整，一般情況要轉(zhuǎn)換成對地面的速度。況要轉(zhuǎn)換成對地面的速度。 (3)列方程時要注意初、末狀態(tài)動量的方向。反沖物體列方程時要注意初、末狀態(tài)動量的方向。

16、反沖物體速度的方向與原物體的運動方向是相反的。速度的方向與原物體的運動方向是相反的。 1“人船模型人船模型”問題的特征問題的特征 兩個原來靜止的物體發(fā)生相互作用時，若所受外力兩個原來靜止的物體發(fā)生相互作用時，若所受外力的矢量和為零，則動量守恒。在相互作用的過程中，任的矢量和為零，則動量守恒。在相互作用的過程中，任一時刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比。這樣的一時刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比。這樣的問題歸為問題歸為“人船模型人船模型”問題。問題。 名師點睛名師點睛 (1)“人船模型人船模型”問題中，兩物體的運動特點是：人走問題中，兩物體的運動特點是：人走船行、人停船停。船行、人停船停。

17、 (2)問題中的問題中的“船長船長”通常應理解為通常應理解為“人人”相對相對“船船”的相的相對位移，而在求解過程中應討論的是對位移，而在求解過程中應討論的是“人人”及及“船船”的對地的對地位移。位移。 2有一條捕魚小船停靠在湖邊碼頭，小船又窄又長有一條捕魚小船停靠在湖邊碼頭，小船又窄又長(估計重一噸左右估計重一噸左右)。一位同學想用一個卷尺粗略測定它的。一位同學想用一個卷尺粗略測定它的質(zhì)量，他進行了如下操作：首先將船平行碼頭自由停泊，質(zhì)量，他進行了如下操作：首先將船平行碼頭自由停泊，然后他輕輕從船尾上船，走到船頭后停下，而后輕輕下船，然后他輕輕從船尾上船，走到船頭后停下，而后輕輕下船，用卷尺測

18、出船后退的距離用卷尺測出船后退的距離d，然后用卷尺測出船長，然后用卷尺測出船長L。已知。已知他自身的質(zhì)量為他自身的質(zhì)量為m，則漁船的質(zhì)量為多少？，則漁船的質(zhì)量為多少？ 思路點撥思路點撥人和船組成的系統(tǒng)滿足動量守恒的條件，人和船組成的系統(tǒng)滿足動量守恒的條件，該同學有水平向左的位移，船有水平向右的位移，當人走該同學有水平向左的位移，船有水平向右的位移，當人走到最左端時，找出兩者各自發(fā)生的位移，利用到最左端時，找出兩者各自發(fā)生的位移，利用“人船模型人船模型”的規(guī)律進行求解。的規(guī)律進行求解。 (1)應用應用“人船模型人船模型”的方法解題，首先要明確系統(tǒng)的方法解題，首先要明確系統(tǒng)是否滿足該模型的條件。是否滿足該模型的條件。 (2)關(guān)鍵是正確畫出各物體的位移圖，找出位移的幾關(guān)鍵是正確畫出各物體的位移圖，找出位移的幾何關(guān)系。何關(guān)系。