1.4 反冲运动-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（粤教版选修3-5）

第四节　反冲运动 [学习目标] 1.了解反冲运动及反冲运动的典型事例.2.能够应用动量守恒定律解决反冲运动问题.3.了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素. 一、反冲运动 [导学探究]　在生活中常见到这样的情形：吹饱的气球松手后喷出气体，同时向相反方向飞去；点燃“钻天猴”的药捻，便会向后喷出亮丽的火焰，同时“嗖”的一声飞向天空；乌贼向后喷出水后，它的身体却能向前运动，结合这些事例，体会反冲运动的概念，并思考以下问题： (1)反冲运动的物体受力有什么特点？ (2)反冲运动过程中系统的动量、机械能有什么变化？ 答案　(1)物体的不同部分受相反的作用力，在内力作用下向相反方向运动. (2)反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力，所以可以用动量守恒定律来处理；反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的机械能增加. [知识梳理]　反冲运动 1.定义：如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这个现象叫做反冲. 2.反冲运动的特点：是物体间作用力与反作用力产生的效果. 3.反冲运动遵循的规律：反冲运动遵循动量守恒定律. [即学即用]　判断下列说法的正误.[来源:Z§xx§k.Com] (1)反冲运动可以用动量守恒定律来处理.(　√　) (2)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理.(　√　) (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.(　×　) 二、火箭 [导学探究]　(1)火箭飞行利用了怎样的工作原理？在分析火箭运动问题时可否应用动量守恒定律？ (2)设火箭发射前的总质量是M，燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v，试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度v′. (3)分析提高火箭飞行速度的可行办法. 答案　(1)火箭靠向后连续喷射高速气体飞行，利用了反冲原理.由于火箭与“高温、高压”燃气组成的系统内力很大，远大于系统所受重力及阻力，故可应用动量守恒定律. (2)在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以动量守恒.取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总动量为0，发射后的总动量为mv′－(M－m)v 则由动量守恒定律得0＝mv′－(M－m)v 所以v′＝v＝v (3)由上问可知火箭喷气后最大的速度v′＝v 故可以用以下办法提高火箭飞行速度： ①提高喷气速度；②提高火箭的质量比；③使用多级火箭，一般为三级. [知识梳理]　火箭的原理 1.工作原理 应用反冲运动，其反冲过程动量守恒.它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前的速度. 2.影响火箭最终速度大小的因素 (1)喷气速度； (2)火箭的质量比： 指火箭起飞时的质量与燃料燃尽时的质量之比. 喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大. [即学即用]　判断下列说法的正误. (1)火箭点火后离开地面加速向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果.(　×　) (2)在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行.(　√　) 一、反冲运动的应用 例1　反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动.如果小车(含橡皮塞)的总质量M＝3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m＝0.1 kg. (1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v＝2.9 m/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，小车的反冲速度又如何(小车一直在水平方向运动)? 答案　(1)0.1 m/s，方向与橡皮塞运动的方向相反 (2)0.05 m/s，方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反 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[来源:学,科,网] 根据动量守恒定律，mv＋(M－m)v′＝0 v′＝－v＝－×2.9 m/s＝－0.1 m/s 负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲速度大小是0.1 m/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 mvcos 60°＋(M－m)v″＝0 v″＝－＝－ m/s＝－0.05 m/s 负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反，反冲速度大小是0.05 m/s. 针对训练1　如图1所示是一门旧式大炮，炮车和炮弹的质量分别是M和m，炮筒与地面的夹角为α，炮弹射出出口时相对于地面的速度为v0.不计炮车与地面的摩擦，则炮身向后反冲的速度大小v为________. 图1 答案　 解析　取炮弹与炮车组成的系统为研究对象，因不计炮车与地面的摩擦，所以水平方向动量守恒.炮弹发射前，系统的总动量为零，炮弹发射后，炮弹的水平分速度为v0cos α，根据动量守恒定