第1章 6.反冲现象 火箭-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理选择性必修1（人教版2019）

6.反冲现象　火箭 学习目标 情境导入 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。(重点) 3.掌握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。(难点) 　　农田、园林的喷灌装置能够一边喷水一边旋转,可以浇灌均匀又能扩大浇灌范围。因为喷口的朝向略微偏离半径方向,水从喷口喷出时,喷管因反冲而旋转。 同学们,你想知道这是为什么吗? 课前新知初探 知|识|梳|理 一、反冲现象 1.定义:一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分,一部分向某个方向运动,另一部分必然向相反的方向运动的现象。 2.规律:反冲运动中,相互作用力一般较大,满足动量守恒定律。 3.反冲现象的应用及防止。 (1)应用:农田、园林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时,一边喷水一边旋转。 (2)防止:用枪射击时,由于枪身的反冲会影响射击的准确性,所以用枪射击时要把枪身抵在肩部,以减少反冲的影响。 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)火箭喷出的燃气相对喷气前火箭的速度。 (2)火箭喷出燃气的质量与火箭本身质量之比。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”,错误的画“×”) (1)一切反冲现象都是有益的。 (×) (2)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理。 (√) (3)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。 (×) (4)在没有空气的宇宙空间,火箭仍可加速前行。　 (√) 2.运送人造地球卫星的火箭开始工作后,火箭做加速运动的原因是 (　　) A.燃料推动空气,空气反作用力推动火箭 B.火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出,气体的反作用力推动火箭 C.火箭吸入空气,然后向后排出,空气对火箭的反作用力推动火箭 D.火箭燃料燃烧发热,加热周围空气,空气膨胀推动火箭 解析　火箭工作中,动量守恒,当向后喷气时,火箭受向前的推力从而使火箭加速,B项正确。 答案　B 课堂合作探究 　 探究一　反冲现象 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。 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,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,两者运动方向必然相反。在列动量守恒方程时,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,再列动量守恒定律方程。 【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) (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)? 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。 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 【针对训练1】　步枪的质量为4.1 kg,子弹的质量为9.6 g,子弹从枪口飞出时的速度大小为855 m/s,步枪的反冲速度大小为 (　　) A.2 m/s B.1 m/s C.3 m/s D.4 m/s 解析　以子弹从枪口飞出时速度的反方向为正方向,由动量守恒定律Mv1-mv2=0,得v1= m/s≈2 m/s,A项正确。 答案　A 探究二　火箭的原理 1.火箭飞行的工作原理:火箭靠