1.6 反冲现象 火箭 导学案-（2019）新人教版高中物理高二选择性必修第一册.rar

1.6 反冲现象反冲现象火箭火箭【学习目标学习目标】1.经历实验探究，认识反冲现象，能举出反冲现象的实例。2.了解反冲现象的概念及反冲现象的相关应用。3.结合动量守恒定律对反冲现象做出解释，进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力。4.了解火箭的飞行原理及决定火箭最终速度大小的因素。初步了解我国的航空、航天事业的巨大成就。【开启新探索开启新探索】同学们有没有这样的经验：把气球吹起来以后，用手捏住吹气口，然后突然放手。你会观察到怎样的现象？为什么会出现这样的现象？【质疑提升质疑提升 1】反冲现象反冲现象. 试说明气球的运动现象；并用所学知识出现这样现象的原因。. 你还知道哪些类似的现象，试举例说明。. 结合你的理解，说说什么是反冲？如果一个 的物体在内力的作用下分为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向 的方向运动。这个现象叫做反冲。4.思考一下，分析反冲运动的基本方法？做反冲运动的两部分物体的动量大小、方向有怎样的特点？两部分物体的速率大小与质量大小有怎样的关系？5.反冲既有有利的一面，也有不利的一面，在看待事物时我们要学会用一分为二的观点。说说生活中哪些实例是应用反冲，哪些实例是需要减小反冲的影响？【质疑提升质疑提升 2】火箭火箭.我国早在在宋代发明的“火箭” 、当代“火箭” 、喷气式飞机都应用了反冲原理。如图所示，火箭应用反冲的原理，靠向下喷出气流的反冲作用来获得巨大速度。 设火箭飞行时，在极短时间 t 内喷射燃气的质量是 m，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，则火箭在 t 时间内增加的速度 v?1.通过上例的分析、求解，思考一下，通过什么方法可以提高火箭在 t 时间内增加的速度 v？【学以致用学以致用】1. 炮车质量为 M，炮弹质量为 m，炮筒为水平方向，若炮弹离开炮口时对地速度为 v，求炮车后退速度。 （已知地面对炮车的摩擦力远小于炮筒中气体产生的推力）Mmv1. 一个连同装备共有 100 kg 的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船 45 m 的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以 50 m/s 的速度喷出气体。航天员为了能在 10 min 内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？ 20033003 将总质量为 1.05 kg 的模型火箭点火升空，在 0.02 s 时间内有 50 g 燃气以大小为 200 m/s 的速度从火箭尾部喷出。燃气喷出过程中重力和空气阻力可忽略。则：（1）在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小；（2）在燃气喷出过程，火箭获得的平均推力大小。105104. 如图所示，长为 l，质量为 m 的小船停在静水中，一个质量为 m的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，小船对地的位移是多少？ lmmm【学科素养提升学科素养提升】1.下列有关实际中的一些现象。说法不正确的是( )A.火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度B.体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力C.用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响D.为了减轻撞车时对车上人员的伤害，发动机舱越坚固越好2.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.燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭B.火箭发动机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，然后向后推出，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3 将静置在地面上，质量为 M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度 v0竖直向下喷出质量为 m 的炽热气体忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是()A.v0 B.v0mMMmC.v0 D.v0MMmmMm4 质量 M=327kg 的小型火箭（含燃料）由静止发射，发射时共喷出质量 m=27kg 的气体，设喷出的气体相对地面的速度均为 v=1000m/s，忽略地球引力和空气阻力的影响，则气体全部喷出后，火箭的速度大小为（ ）A76m/s B90m/sC94m/s D99m/s5.将质量为 1.00kg 的模型火箭点火升空，50g 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）( )A30 kgm/s B25.7 10 kgm/s C26.0 10 kgm/s D26.3 10 kgm/s 6 质量为 M 的小车静止在水平地面上，质量为 m 的人站在车上，当人在车上从左端走到右端，如图所示，当车与地面摩擦不计时，那么（）A人在车上行走，若人相对车突然停止，但车仍然运动B人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大C人在车上行走的平均速度越小，则车在地面上移动的距离就越大D不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同7 一架喷气式飞机（图）飞行的速度是，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于800m/s，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。800m/s如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？会 系统动量守恒8.一质量为 M 的航天器远离太阳和行星，正以速度 0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出质量为m 的气体，气体向后喷出的速度大小为，求： 加速后航天器的速度大小（、均为相对同一参考系的速度） 。mMmvMv109. 用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以7.010 3 m/s 的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为 500 kg，最后一节火箭壳体的质量为 100 kg。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为 1.8103 m/s。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？ 7.3*1035.5*10310. 一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是 120 kg。这个士兵用自动步枪在 2 s 内沿水平方向连续射出 10 发子弹，每发子弹的质量是 10 g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是 800 m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。（1）每次射击后皮划艇的速度改变多少？ （2）连续射击后皮划艇的速度是多大？ （3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？ mnMm) 1(8000.6739.981.6 反冲现象火箭【学习目标】1.经历实验探究，认识反冲现象，能举出反冲现象的实例。2.了解反冲现象的概念及反冲现象的相关应用。3.结合动量守恒定律对反冲现象做出解释，进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力。4.了解火箭的飞行原理及决定火箭最终速度大小的因素。初步了解我国的航空、航天事业的巨大成就。【开启新探索】同学们有没有这样的经验：把气球吹起来以后，用手捏住吹气口，然后突然放手。你会观察到怎样的现象？为什么会出现这样的现象？【质疑提升 1】反冲现象. 试说明气球的运动现象；并用所学知识出现这样现象的原因。. 你还知道哪些类似的现象，试举例说明。. 结合你的理解，说说什么是反冲？如果一个 的物体在内力的作用下分为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向 的方向运动。这个现象叫做反冲。4.思考一下，分析反冲运动的基本方法？做反冲运动的两部分物体的动量大小、方向有怎样的特点？两部分物体的速率大小与质量大小有怎样的关系？5.反冲既有有利的一面，也有不利的一面，在看待事物时我们要学会用一分为二的观点。说说生活中哪些实例是应用反冲，哪些实例是需要减小反冲的影响？【质疑提升 2】火箭.我国早在在宋代发明的“火箭” 、当代“火箭” 、喷气式飞机都应用了反冲原理。如图所示，火箭应用反冲的原理，靠向下喷出气流的反冲作用来获得巨大速度。 设火箭飞行时，在极短时间 t 内喷射燃气的质量是 m，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，则火箭在 t 时间内增加的速度 v?1.通过上例的分析、求解，思考一下，通过什么方法可以提高火箭在 t 时间内增加的速度 v？【学以致用】1. 炮车质量为 M，炮弹质量为 m，炮筒为水平方向，若炮弹离开炮口时对地速度为 v，求炮车后退速度。 （已知地面对炮车的摩擦力远小于炮筒中气体产生的推力）1. 一个连同装备共有 100 kg 的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船 45 m 的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以 50 m/s 的速度喷出气体。航天员为了能在 10 min 内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？ 3 将总质量为 1.05 kg 的模型火箭点火升空，在 0.02 s 时间内有 50 g 燃气以大小为 200 m/s 的速度从火箭尾部喷出。燃气喷出过程中重力和空气阻力可忽略。则：（1）在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小；（2）在燃气喷出过程，火箭获得的平均推力大小。4. 如图所示，长为 l，质量为 m 的小船停在静水中，一个质量为 m的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，小船对地的位移是多少？ 【学科素养提升】1.下列有关实际中的一些现象。说法不正确的是( )A.火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度B.体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力C.用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响D.为了减轻撞车时对车上人员的伤害，发动机舱越坚固越好2.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.燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭B.火箭发动机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，然后向后推出，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3 将静置在地面上，质量为 M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度 v0竖直向下喷出质量为 m 的炽热气体忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是()A.v0 B.v0mMMmC.v0 D.v0MMmmMm4 质量 M=327kg 的小型火箭（含燃料）由静止发射，发射时共喷出质量 m=27kg 的气体，设喷出的气体相对地面的速度均为 v=1000m/s，忽略地球引力和空气阻力的影响，则气体全部喷出后，火箭的速度大小为（ ）A76m/s B90m/sC94m/s D99m/s5.将质量为 1.00kg 的模型火箭点火升空，50g 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）( )A30 kgm/s B25.7 10 kgm/s C26.0 10 kgm/s D26.3 10 kgm/s 6 质量为 M 的小车静止在水平地面上，质量为 m 的人站在车上，当人在车上从左端走到右端，如图所示，当车与地面摩擦不计时，那么（）A人在车上行走，若人相对车突然停止，但车仍然运动B人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大C人在车上行走的平均速度越小，则车在地面上移动的距离就越大D不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同7 一架喷气式飞机（图）飞行的速度是，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于800m/s，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。800m/s如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？会 系统动量守恒8.一质量为 M 的航天器远离太阳和行星，正以速度 0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出质量为m 的气体，气体向后喷出的速度大小为，求： 加速后航天器的速度大小（、均为相对同一参考系的速度） 。9. 用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以7.010 3 m/s 的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为 500 kg，最后一节火箭壳体的质量为 100 kg。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为 1.8103 m/s。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？ 10. 一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是 120 kg。这个士兵用自动步枪在 2 s 内沿水平方向连续射出 10 发子弹，每发子弹的质量是 10 g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是 800 m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。（1）每次射击后皮划艇的速度改变多少？ （2）连续射击后皮划艇的速度是多大？ （3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？