第一章 第6节 反冲现象 火箭（学案）-【成才之路】2021-2022学年高中新教材物理选择性必修第一册新课程同步学习指导（人教版）

新教材·高中新课程学习指导 与 F 的碰撞过程中,由于 E 的质量大于 F,所以 E、F 碰后都向右运动。 所以碰撞之后,A、E、F 三球运动,B、C、D 三球静止。 课堂达标检测 1. A　 两球发生弹性碰撞,则碰撞过程系统动量守恒、机械能守恒,以 A 的初速度方向为正方向,由动量守恒定律得:mv = mvA + mvB,由机械 能守恒定律得: 12 mv 2 = 12 mv 2 A + 1 2 mv 2 B,解得:vA = 0,vB = v;选项 A 正确。 2. B　 假设这一过程可以实现,根据动量守恒定律得 m1 v = m1 v1 + m2 v木,代入数据解得 v1 = - 10 m / s,则这一过程不可能发生,因为碰 撞后的机械能增加了。 3. (1)v = v20 - 2μgL　 (2)见解析　 (3)见解析 解析:(1)以甲冰壶为研究对象,从 A 到 B,根据动能定理 - μmg·L = 12 mv 2 - 12 mv 2 0,解得 v = v20 - 2μgL, (2)以甲、乙两冰壶为研究对象,设碰后瞬间它们的速度分别为 v甲 和 v乙,根据动量守恒定律 mv = mv甲 + mv乙 根据能量守恒定律 1 2 mv 2 = 12 mv 2 甲 + 1 2 mv 2 乙, 联立解得 v甲 = 0,v乙 = v 即碰后甲停在 B 点,乙以速度 v 向前做匀减速直线运动,最后停在 D 点。 (3)甲、乙两冰壶碰后最终停止的合理位置如图所示,甲、乙停在 BD 之间,甲在 B 点右侧,乙在 D 点左侧。 6. 反冲现象　 火箭 课前预习反馈 　 　 知识点 1:1. 后退　 内力　 外力　 0　 向前　 动量守恒　 向后 2. (1)内力　 (2)动量守恒定律　 3. (1)旋转　 (2)准确性　 肩部 知识点 2:1. 速度　 2. (2)喷射燃气　 火箭　 燃气　 (3)越大　 越大 判一判 　 　 (1)√　 (2)√　 (3) × 　 (4) × 　 (5)√ 选一选 　 　 D　 由于冰面光滑,无法行走或滚动,由动量守恒定律可知,只有抛 出物体获得反冲速度才能到达岸边。 想一想 　 　 若立定跳远时,人离地时速度为 v,如果从船上起跳时,人离船时速 度为 v′,船的反冲速度为 v′船,由能量关系 E = 1 2 mv 2,E = 12 mv′ 2 + 12 Mv′2船 所以 v′ < v,人跳出的距离变小,所以人掉到了水里。 正是由于船的反冲导致了此结果。 课内互动探究 　 　 情境导入 1:因为月球上没有空气,所以螺旋桨飞机无法起飞,只能 配置喷气式飞机。 典例 1:(1)0. 05 kg ~ 0. 45 kg　 (2)0. 15 kg;600 s 解析:(1)以飞船为参考系,设沿着飞船运动的方向为正方向,并设 喷出质量为 m(kg)氧气时宇航员获得的速度是 v′,对于“宇航员和喷出 的氧气”这一系统而言,在喷气方向上由动量守恒可得: (M - m)v′ - mv = 0,考虑 M≫m,有 v′ = mv / M ① 宇航员返回时做匀速运动,历时 t = s / v′ ② 又筒内氧气的总质量满足关系为 m0 = Qt + m ③ 联立①②③三式得:m0 = Qs· M mv + m 代入数据得:m1 = 0. 05 kg,m2 = 0. 45 kg,即宇航员喷出0. 05 kg或 0. 45 kg的氧气时,返回去刚好把剩余的氧气呼吸完,假如喷出的氧气介 于 m1 和 m2 之间,则返回后还有剩余的氧气,故本问题的答案是:喷出 的氧气介于 0. 05 kg ~ 0. 45 kg之间,即可安全返回。 (2)为了使耗氧量最低,设喷出 m(kg)氧气, 则耗氧为:Δm = Qt + m ④ 结合上面①②两式就有:Δm = QsMmv + m = 2.25 ×10 -2 m + m 当 m = 2.25 ×10 -2 m 时,Δm 有极小值,即 m = 2.25 ×10 -2 kg = 0.15 kg,耗氧量最 低,此时返回的时间为 t = sv′ = sM mv =600 s。 对点训练 1: C 　 根据动量守恒 Mv0 = mv + (M - m) v′得 v′ = Mv0 - mv M - m ,mv 可能大于、小于或等于 Mv0,所以 v′可能小于、大于或等于 零。 　 　 情境导入 2:火箭靠喷射高温高压燃气获得反作用力,将“神舟”系 列飞船送入太空。 典例 2:(1)2 m / s;(2)13. 5 m / s 解析:方法一:喷出气体运动方向与火箭运动方向相反,系统动量守 恒。 (M - m)v1 - mv = 0 所以 v1 = mv M - m。 第二次气体喷出后,火箭速度为 v2,有 (M