2019-2020年高二物理 （人教大纲版）第二册 第八章 动量 五、反冲运动、火箭(第一课时).doc

2019-2020年高二物理 （人教大纲版）第二册 第八章 动量 五、反冲运动、火箭(第一课时) 从容说课 本节课旨在介绍动量守恒定律在生产、生活中和科学技术中的应用，实质是上节课的延伸,它与上节课从不同的侧面来反映动量守恒定律的重要性.以引起学生的重视,激发学生的学习热情.本节对动量守恒定律的应用侧重于与实际的联系,通过形式新颖,生动活泼的实验,来激发学生探究知识的欲望,从而更加深刻地认识动量守恒定律的重要性.再结合我国古代火箭的发明和现代火箭事业的发展,了解火箭的原理及用途.使学生对火箭有一简单的认识.本节课对激发学生求知欲、培养学生理论联系实际的能力、帮助学生树立远大志向都具有积极的作用. 根据本节教材的特点及其重大意义,本节课的教学目标定位如下： 1.使学生明白反冲运动的原理及其所遵循的物理规律 2.知道火箭飞行的理论依据，简单了解火箭在生活中的用途 3.使学生简单了解我国火箭事业的发展，以及我国火箭技术在国际上的地位，从而培养学生的民族自尊心和自豪感 本节课的教学重点应放在反冲运动的理论依据上. 本节课难点定位于学生应用动量守恒定律解释物理现象能力的培养. 根据本节课的知识体系安排，对本节课的教学应充分发挥学生的积极性，结合现代先进教学手段使学生更多地了解生活中的动量守恒定律,以达到提高学生认知水平的目的. 本节课的教学步骤安排如下： 复习上节内容导入本节内容学生动手实验分析反冲原理观看反冲实例录像学生解释原理小结本节内容. 教学目标 一、知识目标 1.知道什么是反冲运动，能举出几个反冲运动的实例. 2.知道火箭的飞行原理和主要用途. 二、能力目标 1.提高学生观察实验的能力. 2.培养学生的分析推理能力. 三、德育目标 1.火箭知识的了解认识，激发大家树立从事科学研究的目标.培养大家正确积极的人生观. 2.相关报道的了锯，激发同学们的爱国热情,进行爱国主义教育教学重点 l.知道什么是反冲运动 2.应用动量守恒定律正确处理喷气式飞机、火箭一类的问题.教学难点 如何运用动量守恒定律分析、解决反冲运动问题.教学方法 实验法、归纳法、实例分析法、分层教学法.教学用具 反冲运动小车、玻璃棒、气球、酒精、反冲塑料瓶、投影片、投影仪、录像资料、CAI课件.课时安排 l课时教学过程 投影本节学习目标 1.知道什么是反冲运动； 2.能举出几个应用反冲运动的实例； 3.知道火箭的飞行原理和主要用途 学习目标完成过程 一、新课导入 l、复习提问 上节课我们学习了动量守恒定律在解决实际问题过程中的应用，现在请同学们回答两个问题： (1)动量守恒定律成立的条件是什么? (2)应用动量守恒定律解题的一般步骤是什么? 学生通过回忆后得出结论： (1)动量守恒定律成立的条件包括： 系统不受外力. 系统所受外力之和为零. 系统的内力远远大于所受外力 系统在某一方向满足上述三种情形之一时，则在该方向上动量守恒. (2)应用动量守恒定律解题的一般步骤是： 确定研究对象(系统). 分析系统受力情况. 判断是否满足守恒条件. 确定研究过程始末状态的始末动量. 据动量守恒定律列方程求解. 2.导入新课 本节我们从另一侧面来学习动量守恒定律的应用. 二、新课教学 (一)反冲运动 基础知识请同学们拿出事先准备好的气球，吹起来以后用手捏住口，然后突然放手，观察所发生的物理现象。根据现象回答下列问题：1.通过实验观察到什么现象？2.气球为什么会运动起来？ 3.气球和气球内的气体在发生相互作用时除相互作用力外还受哪些力的作用? 学生活动 学生按要求动手做气球反冲实验，并对实验进行观察，实验完毕后分组讨论，然后得出上述问题的结论： 1.从实验中可以看到：松开手以后，气球会沿与口相反的方向运动 2.气球动起来后，具有了一定的动量，而其原来的动量是零。故它的动量发生了变化.由动量定理可知，气球一定受到了冲量的作用，而对气球产生冲量的只能是与气球有相互作用的物体，从本实验来看，能与其产生相互作用并导致它运动的只能是气球内原来的气体.当松开后。球内的气体要从球口冲出，从而与气球产生了相互作用的内力,致使气球受到冲量的作用而反向运动。3.对气球和气体所组成的系统，在发生相互作用时，受到了重力、空气浮力、空气阻力的作用，严格来说这些力的合力并不为零.4.根据动量守恒定律成立的条件“当内力远远大于外力时，系统动量守恒”可知，对气球和气体所组成的系统动量是守恒的 请同学在上面学习的基础上加以讨论后,回答下列问题： 1.请根据动量守恒定律的不同表达形式，书写出上述实验过程中存在的守恒方程 2.请根据上述方程讨论气球获得的速度大小与哪些因素有关 学生经讨论后，得出上述问题的结论：1.根据动量守恒定律可知，相互作用前后系统的总动量不变设气球的质量为m1,球内气体质量为m2，气体冲离气球的速度为v2，气球获得的速度为v1，则有：即：0=从动量守恒定律可知，相互作用的两物体动量的变化大小相等、方向相反故：即：m1v1-0=-(m2v2-0) 从动量守恒定律还可知，相互作用的系统其总动量的变化是零 即：（）-0=0 2.从上述任一表达式中可得： 由表达式可知：气球获得的速度v1与球内气体与气球的质量比有关，比值越大，气球获得的速度越大。与气球内气体冲出的速度大小有关，气体的冲速越大，气球获得的速度越大教师总结 录像播放 片断一：用“小白龙”灌溉庄稼 片断二：喷气式飞机的飞行 片断三：射击时枪筒的后退 从以上的实验及生活中实例可知： 某物体向某一方向高速喷出大量的气体、液体或弹出一小物体后，该物体会获得一反向的速度.这种现象叫反冲运动 基础知识应用 1. 请同学们从生活中举出一些反冲运动的实例 2.请同学们自行设计一种反冲运动实验 参考答案 1.节日中燃放的礼花、火箭、反击式水轮机等 2.例1装置：在玻璃板上放一辆小车,小车上用透明胶带固定一根玻璃管,管内装有少量酒精,管口有一皮塞,玻璃管上用透明胶带粘一块浸有酒精的棉花. 实验做法和现象：点燃浸有酒精的棉花，管中的酒精蒸气将橡皮塞冲出，同时看到小车沿相反方向运动。例2装置：取两个空摩丝瓶,在它们的底部用大号缝衣针各钻一小洞,这样做成两个简易的火箭筒.在右图中的铁支架的立柱顶端装上顶轴,在旋转臂的两侧各装一只火箭筒.再把旋转系统放在顶轴上往火箭筒内各注人约4 mL的酒精,并在火箭筒下方固定好的棉球上撒上少量酒精. 实验做法和现象：点燃酒精棉球，片刻火箭筒内的酒精蒸气从尾孔中喷出并被点燃，这时可以看到火箭筒旋转起来 例3装置：用可乐瓶做一个水火箭,方法是用一段吸管和透明胶带在瓶上固定一个导向管，瓶口塞一橡皮塞,在橡皮塞上钻一孔,在塞上固定一只自行车车胎上的进气阀门,并在气门芯内装上小橡皮管.在瓶内先注入体积的水,用橡皮塞把瓶口塞严,将尼龙线穿过可乐瓶上的导向管,线的一端拴在门框上,另一端固定在讲台桌上.使线拉直,将瓶的进气阀与打气筒相接 实验做法和现象：向筒内打气到一定程度时，瓶塞脱开，水从瓶口喷出，瓶向反方向飞去 (二)火箭 基础知识 请同学们阅读课文第二部分，回答下列问题： 1.我国是在什么时候开始发明了火箭的? 2.现代火箭与古代火箭有何区别? 3.火箭飞行时能获得的最大速度与哪些因素有关? 4.如何增大火箭所能达到的最大速度? 5.火箭的主要作用是什么? 学生阅读课文后回答上面问题： 1.我国最早在宋代已经发明了火箭 2.现代火箭与古代火箭在原理上是相同的，都是运用反冲原理，但在结构上要比古代火箭更先进、更复杂 3.火箭飞行所能取得的最大速度取决于两个条件： 气体喷出的速度大小. 火箭壳体的质量与燃料的质量比.4.为了提高火箭的飞行速度必从上面两方面去考虑：一是提高喷气速度；一是减小壳体与燃料的质量比 5.火箭的主要用途是作为运载工具使用,例如发射卫星、发射导弹、发送飞船等.深入探究 请同学们在前面学习的基础上加以讨论下面问题： 为什么多级火箭在发射过程中要将空壳抛掉?试从理论上加以说明. 学生讨论后得出结论： 火箭在飞行过程中抛掉空壳后,可以改变火箭的质量比,进而提高火箭最终所能获得的速度.由于火箭的发射原理和反冲原理一样,都遵循动量守恒定律,故有：mv=(M-m)v即：v=() v 其中M为火箭的总质量 m为燃料燃尽后的质量 v为气体喷出的速度 v为火箭最终速度 从上式可知,当抛掉空壳后可以使m变得更小,从而使得()的值增大，提高了火箭的最终速度. 教师总结火箭技术发展的快慢,对航天技术的发展起着举足轻重的作用,而航天技术的发展又影响着人类征服宇宙的进程,所以世界各国从很早就开始了对火箭的研究,我国也于1970年成功地发射了第一颗人造卫星.尤其在近几年,火箭技术得到了突飞猛进的发展,在xx年我国成功发射了第一颗载人航天飞船，这标志着我国的航天技术已处于世界领先地位；这也是每一位炎黄子孙引以自豪的辉煌一页 基础知识应用 总质量为M的火箭竖直向上发射，每次喷出气体的质量为m，速度均为v，则： (1)喷出1次气体后，火箭获得的速度的大小是 (2)喷出两次气体后，火箭获得的速度的大小是 (3)若1 s内火箭喷出n次气体.那么1s末火箭的速度是 .参考答案(1) (2) (3)三、小结 通过本节学习，我们知道了： (1)反冲运动的理论基础是动量守恒定律. (2)火箭的理论基础也是动量守恒定律. (3)提高火箭最终速度的两条途径. (4)反冲运动在生活中的应用. 四、作业 1.完成对课本的复习任务 2.利用课余时间设计反冲运动实验。以提高自己的动手能力 3.查阅有关火箭及航天技术方面的课外资料以拓宽自己的知识面 4.书面作业完成下面思考题： 投影片出示 1.1991年香港中学生举行了一次“鸡蛋撞地球”的比赛，参赛者需要设计一个容器，里面装一个生蛋，让它从大约13 m的指定高度投到地面要求容器内鸡蛋在着地后不破,比赛容器最轻、体积最小和实用性最高的设计为优，所有设计不得使用填充料、气袋等防撞材料,为了减小撞击力,根据物理原理,设计时应该从哪些方面去考虑? 2.某种火箭发射前的质量是2.8lO6kg，它的第一级产生的推力是3.5107N，工作时间为150s，喷气速度为2500 ms试求： 每秒消耗的燃料； 第一级所带燃料的量； 不计空气阻力和地球引力,它在第一级工作开始和完毕时的加速度各是多少? 参考答案 l.减小着地时的速度 增加缓冲时间 2.1.4104kg 2.1106kg 12.5 ms2，50 ms2 五、板书设计 六、本节优化训练设计 1.一颗手榴弹以v0=lO ms的速度水平飞行,设它炸裂成两块后,质量为O.4 kg的大块的速度为250 ms，其方向与原方向相反.若取矶的方向为正方向,则质量为0.2 kg的小块的速度为 2.一挺机枪,子弹的出膛速度为1000 ms，子弹的质量为50 g.若此枪每分钟连续发射240发子弹,射手需要用 N的力抵住机枪.3.静止在光滑坚硬、水平放置的铜板上的小型炸弹爆炸后,所有的碎片沿圆锥而飞开,如图所示.在爆炸过程中,对弹片而言下列说法哪些正确 ( )A.总动量守恒 B.受到的总冲量竖直向上C.水平方向上总动量守恒 D.炸弹爆炸时总动量不守恒 4.一艘小船的质量为M，船上站着一个质量为m的人,人和船原处于静止状态.水对船的阻力忽略不计.当人从船尾向船头走过距离d时(相对于船)小船后退的距离为( ) Amd/M Bmd/M- m CMd/M+m D.md/M+m 5.一火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体,气体离开发动机喷出的速度口：1000 ms，设火箭质量M=300 kg。发动机每秒喷发20次求： (1)当第三次气体喷出后，火箭的速度多大? (2)运动第ls末，火箭的速度多大? 6.一位宇航员连同装备总质量为M,他无意中脱离了飞船.而在距飞船为d处与飞船处于相对静止状态,他为了回到飞船上去,必须向与飞船相反方向从氧气简内喷出氧气.若氧气筒内装有质量为m0(m0M)的氧气。喷出的氧气的速度为u他呼吸氧气的速率为R求： (1)如果他放出总质量为m(mm0)的氧气来推动自己.那么他将得到多大的速度? (2)剩下的氧气供他呼吸还能维持多久? (3)他要成功地返回飞船,他的吸氧时间必须大于或等于他的行动时间,那么m应满足什么条件? 参考答案 1.530 ms 2.200 3.BCD 4.D 5.(1)2 ms (2)13.5 ms 6.(1)v1= (2) (3) m