高中物理第十六章动量守恒定律5反冲运动火箭课件1新人教版-(1)选修3-5.ppt

1、5反冲运动火箭反冲运动火箭学 基础导学1定义：定义：根据动量守恒定律，一个静止的物体在根据动量守恒定律，一个静止的物体在_的作用下分裂为两部分，一部分向某一个方向运动，另一部分的作用下分裂为两部分，一部分向某一个方向运动，另一部分必然向必然向_方向运动的现象方向运动的现象一、反冲一、反冲内力内力相反相反2特点：特点：(1)物体的不同部分在物体的不同部分在_力作用下向相反方向运动力作用下向相反方向运动(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理守恒定律来处理(3)反冲运动中，由于有反冲运动中，由于有_能转变为动能，所以能转变为动

2、能，所以系统的总动能系统的总动能_内内其他形式其他形式增加增加3反冲现象的应用及防止：反冲现象的应用及防止：(1)应用应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水，一边喷出时，一边喷水，一边_(2)防止防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的_，所以用步枪射击时要把枪身抵在，所以用步枪射击时要把枪身抵在_，以减，以减少反冲的影响少反冲的影响 旋转旋转准确性准确性肩部肩部提示提示：反冲是物体在内力作用分裂为两部分，它们的运反冲是物体在内力作用分裂为两部分，它们的运动方向相反划船时，水不是船的一

3、部分，运动方向也不一定动方向相反划船时，水不是船的一部分，运动方向也不一定相反，不是反冲相反，不是反冲1工作原理：工作原理：是利用是利用_运动，火箭燃料燃烧产生运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大速的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大速度度2影响火箭获得速度大小的因素：影响火箭获得速度大小的因素：(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2 000 m/s4 000 m/s(2)质量比质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体：指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之比喷气速度

4、_，质量比，质量比_，火箭获得的，火箭获得的速度越大速度越大二、火箭二、火箭反冲反冲越大越大越大越大讲 要点例析对反冲运动的理解对反冲运动的理解1反冲运动的特点及其遵循的规律反冲运动的特点及其遵循的规律(1)特点特点物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加系统的总动能增加(2)反冲运动中，以下三种情况均可应用动量守恒定律解反冲运动中，以下三种情况均可应用动量守恒定律解决决系统不受外力或所受外力之和为零，满足动量守恒的条系统不受外力或所受外力之和

5、为零，满足动量守恒的条件，可以用动量守恒定律解决反冲运动问题件，可以用动量守恒定律解决反冲运动问题系统虽然受到外力作用，但内力远远大于外力，外力可系统虽然受到外力作用，但内力远远大于外力，外力可以忽略，也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题以忽略，也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变，可以在该方向零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变，可以在该方向上应用

6、动量守恒定律上应用动量守恒定律2分析反冲运动应注意的问题分析反冲运动应注意的问题(1)速度的反向性问题速度的反向性问题对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反在列反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反在列动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度应取负值则反方向的另一部分的速度应取负值(2)相对速度问题相对速度问题反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体反冲运动的问题中，有时遇到

7、的速度是相互作用的两物体的相对速度由于动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的的相对速度由于动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的速度，通常为对地的速度因此应先将相对速度转换成对地的速度，通常为对地的速度因此应先将相对速度转换成对地的速度后，再列动量守恒定律方程速度后，再列动量守恒定律方程(3)变质量问题变质量问题在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研必须取火箭本身和在相互作

8、用的短时间内喷出的所有气体为研究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究一火箭喷气发动机每次喷出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的气体，气体离开发动机喷出时的速度v1 000 m/s设设火箭质量火箭质量M300 kg，发动机每秒钟喷气，发动机每秒钟喷气20次次(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？(2)运动第运动第1 s末，火箭的速度多大？末，火箭的速度多大？答案：答案：(1)2 m/s(2)135 m/s分析火箭类问题应注意的问题分析火箭类问题应注意的问题(1)

9、火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质火箭在运动过程中，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是同明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否是同一参考系，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球的速度转换成对地球的速度(3)列方程时要注意初、末

10、状态动量的方向反冲物体速列方程时要注意初、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度的方向与原物体的运动方向是相反的 答案：答案：C反冲运动中的反冲运动中的“人船模型人船模型”1“人船模型人船模型”问题的特征问题的特征两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量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，在相互作用的过程中，任一时刻两物体和为零，则动量守恒，在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比这样的问题归为的速度大小之比等于质量的反比这样的问题归为“人船模人船模型型”问题问题(1)“人船模型人船模型”问题中，两物体的

11、运动特点是：问题中，两物体的运动特点是：“人人”走走“船船”行、行、“人人”停停“船船”停停(2)问题中的问题中的“船长船长”通常应理解为通常应理解为“人人”相对相对“船船”的的相对位移，而在求解过程中应讨论的是相对位移，而在求解过程中应讨论的是“人人”及及“船船”的对地的对地位移位移有一只小船停在静水中，船上一人从船头走到船尾如果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人的质量m60 kg，船的质量，船的质量M120 kg，船长为，船长为l3 m，则，则船在水中移动的距离是多少？水的阻力不计船在水中移动的距离是多少？水的阻力不计解析：解析：人在船上走时，由于人、船系统所受合力

12、为零，人在船上走时，由于人、船系统所受合力为零，总动量守恒，因此系统的平均动能也守恒，如图所示总动量守恒，因此系统的平均动能也守恒，如图所示答案：答案：1 m“人船模型人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题，解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：决这类问题应明确：(1)适用条件是：适用条件是：系统由两个物体组成且相互作用前静系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零；止，系统总动量为零；在系统内发生相对运动的过程中至少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有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向如水平方向或竖直方向)(2)画草图：解题时要画出各物体

13、的位移关系草图，找出画草图：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照物的位各长度间的关系，注意两物体的位移是相对同一参照物的位移移21如图所示，载人气球原来如图所示，载人气球原来静止在空中，与地面距离为静止在空中，与地面距离为h，已知人的质量为，已知人的质量为m，气球的质，气球的质量量(不含人的质量不含人的质量)为为M若人要沿轻绳梯返回地面，则绳梯的若人要沿轻绳梯返回地面，则绳梯的长度至少为多长？长度至少为多长？思考与讨论思考与讨论教材教材P22你知道章鱼、乌贼怎样游泳吗？它们先把水吸入体腔，然你知道章鱼、乌贼怎样游泳吗？它们先把水吸入体腔，然后用力

14、压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快地运后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快地运动章鱼能够调整自己的喷水口的方向，这样可以使得身体向动章鱼能够调整自己的喷水口的方向，这样可以使得身体向任意方向前进你认为章鱼游泳时应用了什么物理原理？任意方向前进你认为章鱼游泳时应用了什么物理原理？点拨：点拨：章鱼、乌贼游泳时，将身体内部的一部分水高速章鱼、乌贼游泳时，将身体内部的一部分水高速喷出，从而使自身获得相反方向的速度像这样，由于物体通喷出，从而使自身获得相反方向的速度像这样，由于物体通过分离出部分物质，而使剩余的部分获得速度，这种现象称为过分离出部分物质，而使剩余的部分获得速度，这种现

15、象称为反冲运动，其基本原理仍然是动量守恒定律反冲运动，其基本原理仍然是动量守恒定律思考与讨论思考与讨论教材教材P23质量为质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态对静止由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态这个人手中拿着一个质量为这个人手中拿着一个质量为m的小物体现在他以相对于的小物体现在他以相对于飞船为飞船为u的速度把小物体抛出的速度把小物体抛出(如图如图)1小物体的动量改变量是多少？小物体的动量改变量是多少？2人的动量改变量是多少？人的动量改变量是多少？3人的速度改变量是多少

16、？人的速度改变量是多少？练 随堂演练1假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是到达岸边，则可行的办法是()A步行步行B挥动双臂挥动双臂C在冰面上滚动在冰面上滚动 D脱去外衣抛向岸的反方向脱去外衣抛向岸的反方向答案：答案：D2运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运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动的原因是()A燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭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

17、火箭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，空气膨胀推动火火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭箭解析：解析：火箭工作的原理是利用反冲运动，火箭燃料燃烧火箭工作的原理是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压气体从尾部喷出，使得火箭获得反冲速度，产生的高温、高压气体从尾部喷出，使得火箭获得反冲速度，故正确答案为故正确答案为B答案：答案：B答案：答案：A4小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图所小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图所示，桶的前、

18、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S1、S2、S3、S4(图中未全画出图中未全画出)要使小车向前运动，可采用的方法是要使小车向前运动，可采用的方法是()A打开阀门打开阀门S1B打开阀门打开阀门S2C打开阀门打开阀门S3 D打开阀门打开阀门S4解析：解析：据水和车组成的系统动量守恒，原来系统动量为据水和车组成的系统动量守恒，原来系统动量为0，由，由0m水水v水水m车车v车车知，车的运动方向与水的运动方向相知，车的运动方向与水的运动方向相反，故水应向后喷出反，故水应向后喷出答案：答案：B5小船相对于地面以速度小船相对于地面以速度v向东行驶，若在船上以相

19、对于向东行驶，若在船上以相对于地面相同的速率地面相同的速率2v分别水平向东和向西抛出两个质量相等的重分别水平向东和向西抛出两个质量相等的重物，则小船的速度将物，则小船的速度将()A不变不变 B减小减小C增大增大 D速度为零速度为零答案：答案：C6平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货箱边沿水平方向顺着轨道方向跳出，落在平板车定在车上的货箱边沿水平方向顺着轨道方向跳出，落在平板车地板上的地板上的A点，距货箱水平距离为点，距货箱水平距离为l4 m，如图所示人的质，如图所示人的质量为量为m，车连同货箱的质量为，车连同货箱的质量为M4m，货箱高度为，货箱高度为h125 m求车在人跳出后到落到地板前的反冲速度为多大求车在人跳出后到落到地板前的反冲速度为多大答案：答案：16 m/s谢谢观看！谢谢观看！