第一章 动量守恒定律 6 反冲现象 火箭-【金版教程】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册创新导学案word（人教版2019）

6．反冲现象　火箭 1．了解反冲的概念及反冲现象的防止和应用。2.理解反冲运动的原理，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火箭在一次喷气后增加的速度大小的影响因素。 一　反冲现象 1．反冲：一个静止的系统在内力的作用下分为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这种向相反方向的运动叫作反冲。 2．特点 (1)系统的不同部分在内力作用下向相反方向运动。 (2)系统内力很大，外力可忽略，可用动量守恒定律来解释。 3．反冲现象的防止及应用 (1)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。 (2)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲，使水从喷口喷出时一边喷水一边旋转。 二　火箭 1．工作原理：应用了反冲的原理，火箭燃料燃烧产生的高温、高压的燃气从尾部迅速喷出时，使火箭获得巨大的速度。 2．火箭喷气一次获得速度大小的影响因素：火箭喷出的燃气速度越大，火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比越大，火箭获得的速度就越大。 1．判一判 (1)飞船做圆周运动时，若想变轨通常需要向前或向后喷出气体，该过程中动量守恒。(　　) (2)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。(　　) (3)吹大的气球松手放气时，气球会飞快地向后飞出是反冲现象。(　　) (4)反冲运动中，系统的内力做功，系统的总动量虽然守恒，但系统的动能会发生变化。(　　) (5)反冲是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受合外力不为零，但由于内力远大于外力，动量近似守恒。(　　) 提示：(1)√　以飞船和喷出的气体所组成的系统为研究对象，内力远大于外部的万有引力，故可认为变轨过程系统动量守恒。 (2)×　火箭点火后离开地面向上运动，是由于火箭燃料燃烧产生高温、高压的燃气，燃气从尾部喷管喷出，对火箭施以反作用力，使火箭加速上升。 (3)√　气球飞出的原因是气球中的气体从球口喷出，气球由于反冲而向后飞出。 (4)√　(5)√ 2．想一想 (1)反冲现象都是有益的吗？ 提示：不是的。如用枪射击时，枪身的反冲会影响射击的准确性。 (2)假如在月球上建一座飞机场，螺旋桨飞机可以飞行吗？如果不行应怎么办？ 提示：不可以。螺旋桨飞机是靠转动的螺旋桨与空气的相互作用力飞行的，不能在真空中飞行。若想在真空中飞行，可利用反冲原理。 探究　反冲现象 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：如图甲所示，吹大的气球松开开口后会如何运动？如图乙、丙所示，章鱼、乌贼在水中是怎样游泳的？章鱼如何使得身体向任意方向前进？ 提示：气球松开开口后，会向喷气的相反方向运动；章鱼、乌贼先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快地运动。章鱼能够调整自己的喷水口方向，这样可以使得身体向任意方向前进。 活动2：气球、章鱼、乌贼运动时的受力特点是什么？ 提示：气球及其喷出的气体，章鱼、乌贼及其喷出的水，在内力作用下向相反方向运动，且相互作用的内力远大于外力或在某一方向上内力远大于外力。 活动3：气球、章鱼、乌贼运动时应用了什么物理原理？ 提示：动量守恒定律。 1．反冲的理解 根据动量守恒定律，如果一个静止的系统在内力的作用下分为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。 2．反冲运动的三个特点 (1)系统的两个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远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以可以用动量守恒定律或在某一方向上应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化为机械能，所以系统的总动能增加。 3．讨论反冲运动时应注意的两个问题 (1)速度的方向性：对于原来静止的系统，当被抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者的运动方向必然相反。在列动量守恒方程时，可规定任意一部分的运动方向为正方向，则反方向运动的这一部分的速度要取负值。 (2)速度的相对性：反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度，但是动量守恒定律中要求速度是对同一惯性参考系的速度(通常为对地的速度)，因此应先将相对速度转换成对地的速度，再列动量守恒定律关系式。 例1　如图所示，自行火炮连同炮弹的总质量为M，当炮管水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶时，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮的速度变为v2，仍向右行驶，则炮弹相对炮管的发射速度v0为(　　) A. B. C. D. v0和v1、v2是同一参考系中的速度吗？ 提示：不是。 [规范解答]　火炮车与炮弹组成的系统动量守恒，以火炮车的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得Mv1＝(M－m)v2＋m(v0＋v2)，解得v0＝，故B正