第一章-6-反冲现象-火箭—-人教版高中物理选修第一册(共23张)课件.pptx

1、6反冲现象火箭自主阅读自我检测一、反冲现象1.定义一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分,一部分向某一个方向运动,另一部分必然向的方向运动的现象。2.特点(1)物体的不同部分在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_ 来处理。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,一边喷水一边旋转。(2)防止:用枪射击时,由于枪身的反冲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。相反内力动量守恒定律自主阅读自我检测二、火箭1.工作原理:利用的原理,火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出,使火箭获

2、得巨大速度。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20005000m/s。(2)质量比:火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比。喷气_越大,越大,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。反冲速度质量比运载自主阅读自我检测正误判断1.我国近年来研制的大型客机C919以及WZ-10直升机就是利用反冲运动的原理,发动机喷出高温高压的燃气使飞机获得了巨大的反推力而运动。()2.公园里的湖面上有一条小船静止,一人站在船头,现在人开始走向船尾,则小船会沿船头方向前进。()解析:喷气式客机是利用高速

3、喷出的燃气而获得反作用力的,而直升机是螺旋桨直接跟空气作用而获得反作用力的。解析:人和船组成的系统动量守恒,开始时总动量为零,人向后走,船就会向前运动。自主阅读自我检测3.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。()4.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。()5.章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理。()6.火箭应用了反冲的原理。()问题一问题二当堂检测对反冲运动的理解情境探究草坪灌溉用的自动旋转喷水器原理图如图所示,当水从弯管的喷嘴里喷射出来时,弯管自动旋转,大大增加了喷水的面积,请说明原理。要点提示:当水从弯管的喷嘴里喷射出来时,水给弯管一个反作用力,弯管在

4、这个反作用力下实现自动旋转。问题一问题二当堂检测知识归纳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,相互作用力一般较大,通常可以用动量守恒定律来处理。(3)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。问题一问题二当堂检测典例剖析例题1一火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体,气体离开发动机时速度v=1000m/s(相对地面),设火箭质量m0=300kg,发动机每秒喷气20次。当第三次气体喷出后,火箭的速度多大?问题一问题二当堂检测解析:解法一:喷出气体运动方向与火箭运动方向相反,系统动量可认为守恒。第1次气体喷出后,火箭速度为v1

5、,有:(m0-m)v1-mv=0。故第2次气体喷出后,火箭速度为v2,有:(m0-2m)v2-mv=(m0-m)v1。解法二:由于每次喷气速度一样,可选整体为研究对象,用动量守恒来求解,设喷出3次气体后火箭的速度为v3,以火箭和喷出的3次气体为研究对象,根据动量守恒可得(m0-3m)v3-3mv=0,解得答案:2m/s问题一问题二当堂检测规律方法(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

6、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。反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的。问题一问题二当堂检测变式训练1一质量为m0的航天器远离太阳和行星,正以速度v0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v1,求加速后航天器的速度大小为。(v0、v1均为相对同一参考系的速度)问题一问题二当堂检测反冲运动的典型应用人船模型情境探究(1)两位同学在公园里划船,当小船离码头大约1.5m左右时,有一位同学心想:自己在体育课上立定跳远的成绩从未低过2m,跳到岸上绝对没有问题,于是她纵身一跃,

7、结果却掉在水里,她为什么不能如她想的那样跳上岸呢?(不计水的阻力)要点提示:因为她起跳时和船相互作用,给船一个向后的作用力,船后退,这样她相对于岸的速度就小于起跳时相对于船的速度,因此会掉进水里。问题一问题二当堂检测(2)人在漂浮在水面上的小船上行走,小船同时向相反的方向运动,把这个情景抽象成模型:如图所示,长为l、质量为m0的小船停在静水中,一个质量为m的人立在船头,若不计水的阻力,当人从船头走到船尾的过程中,船和人相对地面的位移各是多大?问题一问题二当堂检测要点提示:选人和船组成的系统为研究对象,由于人从船头走到船尾的过程中,系统动量守恒,人起步前系统的总动量为0,当人加速前进时,船加速后

8、退,人停下时,船也停下来。设某一时刻人的速度为vm,船的速度为vm0,根据动量守恒定律有mvm-m0vm0=0,因为在人从船头走到船尾的整个过程中,每一时刻系统都满足动量守恒定律,所以每一时刻人的速度与船的速度之比都与它们的质量之比成反比,从而可以判断,在人从船头走到船尾的过程中,人的位移xm与船的位移xm0之比,也应与它们的质量之比成反比,由图可以看出xm+xm0=l。上面各式是人船模型中的关系式。问题一问题二当堂检测知识归纳1.“人船模型”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

9、题归为“人船模型”问题。2.处理“人船模型”问题的关键(1)利用动量守恒,确定两物体速度关系,再确定两物体通过的位移的关系。由于动量守恒,所以任一时刻系统的总动量为零,即m1v1=m2v2(v1、v2为两物体的瞬时速率),表明任意时刻的瞬时速率都与各物体的质量成反比;所以全过程的平均速度也与质量成反比,即 进而可得两物体的位移大小与各物体的质量成反比,即m1x1=m2x2。问题一问题二当堂检测(2)解题时要画出各物体的位移关系草图,构建物体对地位移与相对位移的关系方程。(3)适用条件:系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量守恒且为0。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

10、,注意两物体的位移是相对同一参考系的位移。“人船模型”问题中,两物体的运动特点是人走船行、人停船停、人快船快、人慢船慢。问题一问题二当堂检测典例剖析例题2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m=60kg,船的质量m0=120kg,船长为l=3m,则船在水中移动的距离是多少?水的阻力不计。答案:1m问题一问题二当堂检测规律方法“人船模型”的规律(1)“人”走“船”走,“人”停“船”停。问题一问题二当堂检测变式训练2载人气球静止于高h的空中,气球的质量为m0,人的质量为m,若人沿绳梯滑至地面,则绳梯至少为多长?解析:气球和人原来静止在空中,说明系统所受合外力为零,故系统在人下

11、滑过程中动量守恒,人着地时绳梯至少应接触地面,设绳梯长为l,人沿绳梯滑至地面人的位移为x人,球的位移为x球,它们的位移关系如图所示,由动量守恒有0=m0 x球-mx人,又有x球+x人=l,x人=h,问题一问题二当堂检测1.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喷出,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,空气膨胀推动火箭答案:B解析:火箭工作的原理是利用反冲运动,是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

12、火箭获得反冲速度,与周围的空气无关,故答案为B选项。问题一问题二当堂检测2.如图所示,一光滑地面上有一质量为m0的足够长的木板AB,一质量为m的人站在木板的A端,关于人由静止开始运动到木板的B端(M、N表示地面上原A、B对应的点),下列图示正确的是()答案:D解析:根据动量守恒定律,m0、m系统动量守恒,对于题中的“人船模型”,各自对地的位移为xm0、xm,且有m0 xm0=mxm,xm0+xm=l板长(有时也称为平均动量守恒),以M点为参考,人向右运动,木板向左运动,D图是正确的。问题一问题二当堂检测3.一个质量为m0,底面边长为b的三角形劈块静止于光滑水平面上,如图所示,有一质量为m的小球由斜面顶部无初速滑到底部的过程中,劈块移动的距离为。解析:小球与劈组成的系统动量不守恒,但在水平方向动量守恒,如图所示,设劈移动的距离为x,则小球运动的水平距离为(b-x),由水平方向动量守恒得m0 x=m(b-x),故