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课时2反冲运动,第1章 1.3动量守恒定律的案例分析,学习目标 1.进一步理解动量守恒定律的含义,熟练掌握应用动量守恒定律解决问题的方法和步骤. 2.理解反冲运动的原理,会用动量守恒定律分析解决反冲运动问题. 3.了解火箭的工作原理.,内容索引,知识探究 新知探究 点点落实,题型探究 重点难点 各个击破,达标检测 当堂检测 巩固反馈,知识探究,一、反冲运动,导学探究在生活中常见到这样的情形:吹饱的气球松手后喷出气体,同时向相反方向飞去;点燃药捻的“钻天猴”会向后喷出亮丽的火焰,同时“嗖”的一声飞向天空;乌贼向后喷出水后,它的身体却能向前运动,结合这些事例,体会反冲运动的概念,并思考以下问题: (1)反冲运动的物体受力有什么特点?,答案物体的不同部分受相反的作用力,在内力作用下向相反方向运动.,答案,(2)反冲运动过程中系统的动量、机械能有什么变化?,答案反冲运动中,相互作用的内力一般情况下远大于外力,可认为动量守恒;反冲运动中,由于有其他形式的能转变为机械能,所以系统的机械能增加.,答案,知识梳理反冲运动 1.定义:物体系统的一部分向某方向运动,而其余部分向 运动的现象叫做反冲. 2.反冲运动的特点:是物体间作用力与 力产生的效果. 3.反冲运动的条件 (1)系统 或 . (2)内力远大于 . (3)某一方向上不受外力或所受合外力为零.,相反方向,反作用,不受外力,所受合外力为零,外力,4.反冲运动遵循的规律: . 5.反冲现象的应用及防止: (1)应用:农田、园林的喷灌装置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,由于枪身的 会影响射击的准确性,所以用枪射击时要把枪身抵在肩部,以减少反冲的影响.,动量守恒定律,旋转,反冲,即学即用判断下列说法的正误. (1)反冲运动可以用动量守恒定律来处理.( ) (2)一切反冲现象都是有益的.( ) (3)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理.( ) (4)反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果. () (5)只有系统合外力为零的反冲运动才能用动量守恒定律来分析.( ),答案,导学探究1.火箭飞行的工作原理是什么?,二、火箭,答案,答案火箭靠向后连续喷射高速气体飞行,利用了反冲原理.,2.设火箭发射前的总质量是M,燃料燃尽后的质量为m,火箭燃气的喷射速度为v,试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度v.,答案在火箭发射过程中,由于内力远大于外力,所以可认为动量守恒. 取火箭的速度方向为正方向,发射前火箭的总动量为0,发射后的总动量为mv(Mm)v 则由动量守恒定律得0mv(Mm)v,知识梳理火箭 1.工作原理:利用_运动,火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从_ 喷管迅速喷出,使火箭获得巨大的向前的速度. 2.影响火箭获得速度大小的两个因素: (1)喷气速度:现代火箭的喷气速度为2 0004 000 m/s. (2)质量比:火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比.喷气速度 ,质量比 ,火箭获得的速度越大. 3.现代火箭的主要用途:利用火箭作为 工具,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.,反冲,尾部,越大,越大,运载,即学即用 判断下列说法的正误. (1)火箭点火后离开地面加速向上运动,是地面对火箭的反作用力作用的结果.() (2)在没有空气的宇宙空间,火箭仍可加速前行.(),答案,导学探究如图1甲所示,人在漂浮于水面上的小船上行走,小船同时向相反的方向运动,其简化运动如图乙所示.(不考虑船受到水的阻力),三、“人船模型”探究,图1,(1)人的速度和船的速度有什么关系?,答案,答案原来静止的“人”和“船”发生相互作用时,所受外力的矢量和为零,则动量守恒. 在相互作用的过程中,由mv1Mv20知任一时刻“人”和“船”的速度大小之比等于质量的反比. 整个过程中“人”走“船”行,“人”停“船”停.,答案,(2)人和船的位移有什么关系?,答案因为任意时刻mv1Mv2, 所以ms1Ms2,即人和船的位移与质量成反比.,知识梳理“人船模型”的特点和遵循的规律 1.满足动量守恒定律:m1v1m2v20,也有m1s1m2s20. 2.运动特点:人动船 ,人静船 ,人快船 ,人慢船 ,人左船 ;人、船的速度(平均速度或瞬时速度)与它们的质量成 ;人、船位移与它们的质量成 ,即 . 3.应用上述关系时要注意一个问题:公式中v和s一般都是相对 而言的.,动,静,快,慢,右,反比,反比,地面,即学即用分析下面的情景,判断下列说法的正误. 一人从停泊在码头边的船上往岸上跳,若该船的缆绳并没拴在码头上,则: (1)船质量越小,人越难跳上岸.() (2)船质量越大,人越难跳上岸.() (3)人跳跃相对船的速度等于相对地的速度.(),答案,题型探究,一、反冲运动的应用,1.反冲运动问题一般应用系统动量守恒定律列式计算. 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. 2.动量守恒定律表达式中的速度均为相对地面的速度,对“相对”速度,则要根据矢量关系转化为相对地面的速度.,例1反冲小车静止放在水平光滑的玻璃上,点燃酒精,水蒸气将橡皮塞水平喷出,小车沿相反方向运动.如果小车运动前的总质量为M3 kg,水平喷出的橡皮塞的质量为m0.1 kg. (1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v2.9 m/s,求小车的反冲速度;,答案0.1 m/s,方向与橡皮塞运动的方向相反,答案,解析,解析小车和橡皮塞组成的系统所受合外力为零,系统总动量为零. 以橡皮塞运动的方向为正方向 根据动量守恒定律得,mv(Mm)v0,负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反,反冲速度大小是0.1 m/s.,(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变,方向与水平方向成60夹角,小车的反冲速度又如何(小车一直在水平方向运动)?,答案0.05 m/s,方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反,答案,解析,解析小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒. 以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向,有mvcos 60(Mm)v0,负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反,反冲速度大小是0.05 m/s.,解析在最高点水平方向动量守恒,以水平向东为正方向,由动量守恒定律可知,3mv02mvmv,可得另一块的速度为v3v02v,故C正确.,针对训练1“爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏”,爆竹声响是辞旧迎新的标志,是喜庆心情的流露.有一个质量为3m的爆竹斜向上抛出,到达最高点时速度大小为v0、方向水平向东,在最高点爆炸成质量不等的两块,其中一块质量为2m,速度大小为v,方向水平向东,则另一块的速度是 A.3v0v B.2v03v C.3v02v D.2v0v,答案,解析,1.火箭喷气属于反冲类问题,是动量守恒定律的重要应用. 2.分析火箭类问题应注意的三个问题 (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为同一参考系,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的速度. (3)列方程时要注意初、末状态动量的方向.,二、火箭的工作原理分析,例2一火箭喷气发动机每次喷出m200 g的气体,气体离开发动机喷出时的速度v1 000 m/s.设火箭质量M300 kg,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?,答案,解析,答案2 m/s,解析规定与v相反的方向为正方向 设三次喷出气体后,火箭的速度为v3, 以火箭和三次喷出的气体为研究对象, 据动量守恒定律得:(M3m)v33mv0,,(2)运动第1 s末,火箭的速度多大?,答案,解析,答案13.5 m/s,解析发动机每秒钟喷气20次,以火箭和20次喷出的气体为研究对象, 根据动量守恒定律得:(M20m)v2020mv0,,针对训练2将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空,50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出.在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略) A.30 kgm/s B.5.7102 kgm/s C.6.0102 kgm/s D.6.3102 kgm/s,答案,喷气式飞机和火箭的飞行都属于反冲现象.燃料和氧化剂在燃烧室内混合后点火燃烧,产生的高温高压燃气从尾喷管迅速向下喷出.由于反冲,火箭就向空中飞去.,“人船模型”是利用平均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: 系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量为零; 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考系的位移.,三、反冲运动的应用“人船模型”,例3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m60 kg,船的质量M120 kg,船长为l3 m,则船在水中移动的距离是多少?水的阻力不计.,答案,解析,答案1 m,解析人在船上走时,由于人、船组成的系统所受合力为零,总动量守恒,因此系统的平均动量也守恒,如图所示. 设人从船头到船尾的时间为t,在这段时间里船后退的距离为x,人相对地面运动的距离为lx,选船后退方向为正方向,,针对训练3质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人,它们共同静止在距地面为h的高空中.现从热气球上放下一根质量不计的软绳,为使此人沿软绳能安全滑到地面,则软绳至少有多长?,答案,解析,解析如图所示,设绳长为L,人沿软绳滑至地面的时间为t,由图可知,Lx人x球. 设人下滑的平均速度大小为v人,气球上升的平均速度大小为v球,以向上为正方向, 由动量守恒定律得:0Mv球mv人,,又有x人x球L,x人h,,达标检测,1.(反冲运动的认识)(多选)下列属于反冲运动的是 A.向后划水,船向前运动 B.用枪射击时,子弹向前飞,枪身后退 C.用力向后蹬地,人向前运动 D.水流过水轮机时,水轮机旋转方向与水流出方向相反,1,2,3,4,答案,2.(反冲运动的计算)步枪的质量为4.1 kg,子弹的质量为9.6 g,子弹从枪口飞出时的速度为855 m/s,步枪的反冲速度约为 A.2 m/s B.1 m/s C.3 m/s D.4 m/s,1,2,3,4,答案,解析,解析以子弹从枪口飞出时速度的反方向为正方向,由动量守恒定律:Mv1mv20,,3.(火箭的工作原理)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,1,2,3,4,答案,4.(人船模型的迁移)质量为m、半径为R的小球,放在半径为2R、质量为2m的大空心球内,大球开始静止在光滑水平面上.当小球从如图2所示的位置无初速度沿内壁滚到最低点时,大球移动的距离是,1,2,3,4,图2,解析由水平方向平均动量守恒有:mx小球2mx大球,又x小球x大球R,,答案,解析,
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