2019年秋粤教版高中物理选修3-5课件+教师用书+分层测试：第1章 第4节　反冲运动 (3份打包)

第四节　反冲运动 [学习目标]　1.了解反冲运动的概念及反冲运动的一些应用.2.知道反冲运动的原理.3.会应用动量守恒定律解决反冲运动问题．(重点、难点)4.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 1．定义 根据动量守恒定律，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．反冲原理 反冲运动的基本原理是动量守恒定律，如果系统的一部分获得了某一方向的动量，系统的其他部分就会在这一方向的反方向上获得同样大小的动量． 3．公式 若系统的初始动量为零，则动量守恒定律的形式变为mv＋(M－m)v′＝0，此式表明，做反冲运动的两部分的动量大小相等、方向相反，而它们的速率与质量成反比． 二、火箭 1．原理 火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反冲作用来获得巨大速度． 2．影响火箭获得速度大小的因素 一是喷气速度，二是火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大． 1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)做反冲运动的两部分的动量一定大小相等，方向相反． (√) (2)一切反冲现象都是有益的． (×) (3)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理． (√) (4)火箭点火后离开地面向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果． (×) (5)在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行． (√) 2．一人静止于光滑的水平冰面上，现欲向前运动，下列可行的方法是(　　) A．向后踢腿 B．手臂向后甩 C．在冰面上滚动 D．向后水平抛出随身物品 D　[A、B两项中人与外界无作用，显然不行；对于C项，由于冰面光滑，也不行；对于D选项，人向后水平抛出随身物品的过程中，得到随身物品的反作用力，即利用了反冲运动的原理，从而能向前运动．] 3．静止的实验火箭，总质量为M，当它以对地速度v0喷出质量为Δm的高温气体后，火箭的速度为(　　) A. B．－ C. D．－ B　[以v0为正方向，由动量守恒定律得Δmv0＋(M－Δm)v＝0，得火箭的速度v＝－，选项B正确．] 反冲运动 1.反冲运动的特点及遵循的规律 (1)特点：是物体之间的作用力与反作用力产生的效果． (2)条件：①系统不受外力或所受外力的矢量和为零；②内力远大于外力；③系统在某一方向上不受外力或该方向上所受外力之和为零． (3)反冲运动遵循动量守恒定律． 2．讨论反冲运动应注意的两个问题 (1)速度的反向性 对于原来静止的物体，被抛出部分具有速度时，剩余部分的运动方向与被抛出部分必然相反． (2)速度的相对性 一般都指对地速度． 3．“人船模型”问题 (1)定义 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．这样的问题归为“人船模型”问题. (2)特点 ①两物体满足动量守恒定律：m12＝0.1－m2 ②运动特点：a.人动船动，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右； b．人船位移比等于它们质量的反比，人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即.＝＝ 注：应用此关系时要注意一个问题：即公式2和x一般都是相对地面而言的．1、 【例1】　质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人，共同静止在距地面为h的高空中．现从气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳能安全滑到地面，则软绳至少有多长？ [解析]　如图所示，设绳长为L，人沿软绳滑至地面的时间为t，由图可知，L＝x人＋x球．设人下滑的平均速度大小为v人，气球上升的平均速度大小为v球，由动量守恒定律得 0＝Mv球－mv人 即0＝M，0＝Mx球－mx人－m 又有x人＋x球＝L，x人＝h 解以上各式得L＝h. [答案]　h 解决“人船模型”应注意两点 1．适用条件： (1)系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零； (2)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． 训练角度1：对反冲现象的认识 1．以下实例中不是利用反冲现象的是(　　) A．当枪发射子弹时，枪身会同时向后运动 B．乌贼向前喷水，从而使自己向后游动 C．火箭中的火药燃烧向下喷气，推动自身向上运动 D．战斗机在紧急情况下抛出副油箱以提高机身的灵活性 D　[当枪发射子弹时，枪身同时受到一个反向的力会向后运动，故A是反冲现象；乌贼向前喷水从而使自己受到一个向后的力，向后游动，故B是反冲现象；火箭中的火药燃烧向下喷气而自身受到一个向上的推力，推动自身向上运动，故C是反冲现象；战斗机抛出副油箱，质量减