1.4.2 反冲运动及人船模型-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（粤教版2019选择性必修第一册）word

第2课时　反冲运动及人船模型 [学习目标]　1.知道反冲运动的原理，会应用动量守恒定律解决有关反冲运动的问题.2.知道火箭的原理及其应用． 一、反冲现象 1．定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂成两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动的现象． 2．规律：反冲运动中物体之间相互作用力很大，且作用时间极短，一般都满足内力远大于外力，外力可忽略，满足动量守恒定律． 二、火箭 1．工作原理：喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，它们靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度． 2．决定火箭增加的速度Δv的因素 (1)火箭喷出的燃料相对喷气前火箭的速度． (2)火箭喷出燃料的质量与火箭本身质量之比． 1．判断下列说法的正误． (1)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．(　√　) (2)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．(　×　) (3)反冲运动的原理既适用于宏观物体，也适用于微观粒子．(　√　) (4)在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行．(　√　) (5)火箭点火后离开地面向上加速运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果．(　×　) (6)火箭获得的速度仅与喷气的速度有关．(　×　) 2.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，以水平向右为正方向，根据动量守恒定律有：mv0cos α－Mv＝0，所以炮车向后反冲的速度大小为v＝. 一、反冲运动的理解和应用 导学探究 点燃“起火”的药捻，“起火”向下喷出气体，同时“起火”飞向高空．结合该实例，回答下列问题： (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，所以系统的动量守恒；反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加． 知识深化 1．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，相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以两部分组成的系统动量守恒或在某一方向动量守恒． (3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加． 2．讨论反冲运动应注意的两个问题 (1)速度的方向性：对于原来静止的整体，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就要取负值． (2)速度的相对性：反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，应先将相对速度转换成相对地面的速度，再列动量守恒方程． 如图2，反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精灯，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动．如果小车运动前的总质量M＝3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m＝ 0.1 kg.(水蒸气质量忽略不计) 图2 (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，求小车的反冲速度．(小车一直在水平方向运动) 答案　(1)0.1 m/s，方向与橡皮塞水平运动方向相反 (2)0.05 m/s，方向与橡皮塞水平分运动的方向相反 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 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水平运动的方向相反，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　(2020·江苏海安高级中学高二月考)如图3所示，质量为M的小船在平静水面上以速率v0向右匀速行驶，一质量为m的救生员站在船尾，相对小船静止．若救生员以相对水面速率v水平向左跃入水中，则救生员跃出后小船的速率为(　　) 图3 A．v0＋(v0＋v) B．v0－v C．v0＋v D．v0＋(v0－v) 答案　A 解析　人在跃出的过程中，船、人组成的系统动量守恒，规定向右为正方向，由动量守恒定律得(M＋m)v0＝Mv′－mv，解得v