2023-2024学年人教版选择性必修第一册 1-6 反冲现象 火箭 学案.docx

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1、6反冲现象火箭学习目标1.了解反冲现象及反冲现象在生活中的应用。(难点)2.理解火箭的飞行原理，能够应用动量守恒定律分析火箭飞行的问题(重点)。3.掌握“人船”模型的特点，并能运用动量守恒定律分析、解决相关问题(重难点)。4.能运用动量守恒定律解决“爆炸问题”。一、反冲现象的理解与应用1 .定义一个静止的物体在的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向方向运动的现象。2 .规律：反冲运动中，相互作用力一般较，满足。3 .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，所以用步枪射击

2、时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。思考与讨论只有系统合外力为零时，反冲运动才能用动量守恒定律来分析，这种说法是否正确？I深化总结1 .反冲运动的三个特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。(2)反冲运动中，系统不受外力或内力远大于外力，遵循动量守恒定律或在某一方向上动量守恒。(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加。2 .讨论反冲运动应注意的两个问题(1)速度的方向性：对于原来静止的整体，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向运动的另一部分的速度就要取负值。(2)速度的相对性：反冲问题中，若己知相互作用的两物体的相对速度，将各速度转换成相对

3、同一参考系的速度，再列动量守恒方程。辨析(1)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。()(2)反冲运动的原理既适用于宏观物体，也适用于微观粒子。()(3)一切反冲现象都是有益的。()m11狙击枪质量M=8kg,射出的子弹质量切为20g,若子弹射出枪口时的速度为D=IooOm/S,不计人对枪的作用力，则枪的后退速度。是多大？针对训练1如图，反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精灯，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M=3kg,水平喷出的橡皮塞的质量m=0.1kg。(水蒸气质量忽略不计)(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度0=2.9ms,求小车的

4、反冲速度；(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60。角，求小车的反冲速度。(小车一直在水平方向运动)二、火箭的工作原理分析1 .火箭的主要用途：火箭作为运载工具，例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船。2 .火箭的工作原理：火箭是利用燃气高速喷发时的反冲运动，遵循动量守恒定律。思考与讨论1 .火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后火箭的质量为加，火箭燃气的喷射速度为功，求燃料燃尽后火箭的飞行速度。为多大？2 .根据上述分析，讨论如何提高火箭飞行获得的速度大小。【例2】(2023江苏常熟中学高二期中)2023年11月24日4时30分，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥五

5、运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，这一高光时刻吸引了全球的关注。假设火箭喷气发动机每次喷出切=20Og的气体，气体喷出时的速度。=IoOOm/s。设火箭质量M=300kg,发动机每秒钟喷气20次。(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度为多大？运动第IS末，火箭的速度为多大？三、“人船模型”问题如图所示，一质量为股的小船静止在水面上，站在船尾的质量为切的小孩从静止开始向左运动。求此过程中:(1)船向哪运动？当小孩速度为。时，船速多大;(2)当小孩向左移动了X时，船的位移多大；(3)小孩和船的位移大小与两者质量有什么关系；(4)若小孩从船头移动到船尾，船长为1小孩的位移为多大。模型构建1 .“

6、人船模型”问题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。2 .人船模型的特点(1)两物体满足动量守恒定律：加入。人一加;R切=0,在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小与质量成反比。(2)运动特点：人动船动，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右，人、船位移比等于它们质量的反比，即丛=期。人和船的位移满足IX人+x船I=心X船n【例3】如图所示，物体A和B质量分别为如和加2，图示直角边长分别为。和方。设B与水平地面无摩擦，当A由顶端。从静止开始滑到B的底端时，B的水平位移是()C.-总结提升m2“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题，解决这类问题应注意：

7、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。针对训练2（2023江苏连云港市高二期中）如图所示，小船静止于水面上，站在船尾的人不断将鱼抛向左方船头的舱内，将定质量的鱼抛完后，关于小船的速度和位移，下列说法正确的是（）A.向左运动，船向左移动了一些B.小船静止，船向左移动了一些C.小船静止，船向右移动了一些D.小船静止，船不移动四、爆炸问题有一炸弹突然爆炸分成了两块，在爆炸前后，系统的动量和机械

8、能怎样变化，为什么？【例4】（2023江苏盐城市高二期末）如图所示，光滑水平面上甲、乙两球间粘少许炸药，一起以0.5m/s的速度向右做匀速直线运动。已知甲、乙两球质量分别为0.1kg和0.2kg。某时刻炸药突然爆炸，分开后两球仍沿原直线运动，从爆炸开始计时经过3.0s,两球之间的距离为x=2.7m,则下列说法正确的是（）A.刚分离时，甲、乙两球的速度方向相同B.刚分离时，甲球的速度大小为0.6m/sC.刚分离时，乙球的速度大小为0.3m/sD.爆炸过程中甲、乙两球增加的总机械能为0.027J【例5】一个质量为M的物体从高处自由下落，当物体下落人距离时突然炸裂成两块，其中质量为用的一块恰好能沿竖

9、直方向回到开始下落的位置，求：（1）刚炸裂时另一块的速度P2O(2)爆炸中两物体增加的总机械能。6反冲现象火箭学习目标1.了解反冲现象及反冲现象在生活中的应用。(难点)2.理解火箭的飞行原理，能够应用动量守恒定律分析火箭飞行的问题(重点)。3.掌握“人船”模型的特点，并能运用动量守恒定律分析、解决相关问题(重难点)。4.能运用动量守恒定律解决“爆炸问题”。一、反冲现象的理解与应用1 .定义一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动的现象。2 .规律：反冲运动中，相互作用力一般较大，满足动量守恒定律。3 .反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园

10、林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转。(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反过会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。思考与讨论只有系统合外力为零时，反冲运动才能用动量守恒定律来分析，这种说法是否正确？答案不正确。在反冲运动中，即使系统所受合外力不为零，因内力远大于外力，外力可以忽略，也可用动量守恒定律来解释。深化总结1 .反冲运动的三个特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。(2)反冲运动中，系统不受外力或内力远大于外力，遵循动量守恒定律或在某一方向上动量守恒。(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加。

11、2 .讨论反冲运动应注意的两个问题(1)速度的方向性：对于原来静止的整体，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向运动的另一部分的速度就要取负值。(2)速度的相对性：反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，将各速度转换成相对同一参考系的速度，再列动量守恒方程。-辨析(1)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。()(2)反冲运动的原理既适用于宏观物体，也适用于微观粒子。()(3)一切反冲现象都是有益的。(X)【例1】狙击枪质量M=8kg,射出的子弹质量小为20g,若子弹射出枪口时的速度为。=1000ms,不计人对枪的作用力，则枪的后退速度履是多大？答案2.5m/s

12、解析子弹和枪组成的系统动量守恒，以子弹的速度方向为正方向。作用前：p=0作用后：p=nv-Mv,由动量守恒定律得：P=p,即0=mMo解得。=TT=(0.02XI)m/s=2.5msoIv1O针对训练1如图，反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精灯，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M=3kg,水平喷出的橡皮塞的质量/W=O.1kgo(水蒸气质量忽略不计)(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v=2.9m/s,求小车的反冲速度；(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60。角，求小车的反冲速度。(小车一直在水平方向运动)答案(1)0.1m/s,方向与橡皮

13、塞水平运动方向相反(2)0.05m/s,方向与橡皮塞水平分运动的方向相反解析(1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零，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，mv+(M-fn)v,=0解得=-0.1m/s负号表示小车运动方向与橡皮塞水平运动的方向相反，反冲速度大小是0.1m/s。(2)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mvcos60o(-w)z,=0解得。=-0.05m/s负号表示小车运动方向与橡皮塞水平分运动方向相反，反冲速度大小是0.05m/s。二、火箭的工作原理分析1 .火箭的主要用途：火箭作为运载工具，例如发射探测仪

14、器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船。2 .火箭的工作原理：火箭是利用燃气高速喷发时的反冲运动，遵循动量守恒定律。思考与讨论1 .火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后火箭的质量为防，火箭燃气的喷射速度为S，求燃料燃尽后火箭的飞行速度。为多大？答案在火箭发射过程中，内力远大于外力，所以动量守恒。以火箭的速度方向为正方向，发射前的总动量为0;发射后的总动量为加一(由动量守恒定律得：O=nv-(M-n).mM-mM得=Fp=(GT)以2 .根据上述分析，讨论如何提高火箭飞行获得的速度大小。答案根据？=(普一1)。1，分析可知，若要提高火箭获得的速度，应提高火箭发射前的总质量和燃料燃尽后火箭的质量比

15、；提高火箭喷出的燃气的速度。【例2】(2023江苏常熟中学高二期中)2023年11月24日4时30分，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器，这一高光时刻吸引了全球的关注。假设火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，气体喷出时的速度。=IoOOms设火箭质量M=300kg,发动机每秒钟喷气20次。(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度为多大？(2)运动第1S末，火箭的速度为多大？答案(1)2.0m/s(2)13.5m/s解析(1)第三次气体喷出后，共喷出的气体质量皿=3X0.2kg=0.6kg以火箭初速度方向为正方向，根据动量守恒定律得(M?怜=0解得2m/s(2)1s末发动机喷出20次，共喷出的气体质量为mu=200.2kg=4kg根据动量守恒定律得(M一机”)v,-n,v=0则得火箭IS末的速度大小为13.5m/so三、“人船模型问题如图所示，一