1.6.1 反冲现象 火箭(理解、推导、基本应用) 课件-2023-2024学年 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

§1.61 反冲现象 火箭 (理解、推导、基本应用) 物理 选择性必修 第一册 第一章 动量守恒定律 1 课前练. 6．在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球A、B，质量都为m。现B球静止，A球向B球运动，发生正碰。已知碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩最紧时的弹性势能为Ep，求：碰前A球的速度大小等于多少？ 2 教材 第30页 3 2 知识回顾：碰撞分析 2. 共速后 不再恢复： 1. 共速后 恢复： 形变逐渐恢复 v1 < v2 v1 v2 v1 = v2=v共 , 之后以共同速度运动 动能(机械能)损失最多 形变部分恢复 v1' v2' 动能(机械能)有损失 形变完全恢复 v1' v2' 不损失机械能 1. 弹性碰撞 2. 非弹性碰撞 3. 完全非弹性碰撞 v0 v1 F2 F1 v2 v1 v2 v1 = v2 (共速) 11 3 知识回顾: 弹性碰撞和非弹性碰撞 1.弹性碰撞:如果系统在碰撞前后动能不变, 这类碰撞叫作弹性碰撞(elastic collision) 。 2.非弹性碰撞:如果系统在碰撞后动能减少, 这类碰撞叫作非弹性碰撞(inelastic collision) 3. 完全非弹性碰撞: 碰撞后共速, 动能减少最多(机械能损失最大) 弹性碰撞的常见模型： “一动碰一静” 动量守恒：m1v1 = m1v1’+m2v2’ 动能不变： m1v12 = m1v1’2+ m2v2’2 v1’ = v1 v2’ = v1 4. 碰撞可能性分析 1.动量制约 2.动能制约 3.运动制约 ——动量守恒 ——动能不增 ——速度合理 5 4 观察与发现：乌贼的运动 7 5 观察与发现：火箭的发射(神舟15) 7 6 (1). 乌贼与火箭的运动 体现了什么物理原理？ (2). 生活中还有哪些运动 用到了相同的原理？ 思考与讨论： 10 7 12 8 思考与探索 1. 什么样的运动叫反冲运动？ 2. 反冲运动有什么特点？ 3. 反冲运动遵循什么物理规律？为什么？ 4. 反冲运动的总动能比反冲前是增大了还是减小了？ 分析系统的能量来源？ 15 9 一、反冲运动 1. 定义：一个静止(或运动)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, 另一部分向相反方向运动。这个现象叫做反冲。 2. 特点: (1). 内力作用下; (2). 一个物体分为两个部分; (3). 两部分运动方向相反 (1). 遵循动量守恒定律: 3. 物理规律： 作用前：P = 0 作用后: P' = m1v1 - m2v2 则根据动量守恒定律有： P' = P 即 m1v1 - m2v2 = 0 则有：v2 = - v1 负号就表示作用后的两部分运动方向相反 (2). 总动能会增加 17 10 19 11 课堂探究一：上面思考与讨论中所描述的情境与火箭发射的原理大致相同。设火箭发射前的总质量是M , 燃料燃尽后的质量为m, 火箭燃气的喷射速度为v, 求燃料燃尽后火箭的飞行速度v′ 解: 由动量守恒定律: mv′－(M－m)v＝0 得v′＝ v = ( -1)v 思考: 作为航天设计师, 你要如何提高火箭获得的速度v′ ? ①火箭的质量比： 火箭起飞时的总质量与除燃料外的箭体质量之比。 目前的技术条件下, 火箭的质量比在6 -10左右。 ②喷气速度： 要提高喷气速度, 就要使用高质量的燃料, 目前常用的液体燃料是液氢, 用液氧做氧化剂。 现代火箭的喷气速度在2000—5000m/s 25 12 阅读与思考 1.为什么要采用多级火箭？ 2.火箭的级数是不是越多越好？ 2．一个连同装备共100 kg的宇航员，在离飞船45 m的位置与飞船处于相对静止的状态．装备中有一个高压气源，能以50 m／s的速度喷出气体．宇航员为了能在10 min时间返回飞船，则他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出的气体质量是多少？ 解:宇航员速度： 由动量守恒有：0=m1v-(M-m1)u 得 m1=0.15kg 教材 第28页 35 14 1．一架喷气式飞机（图）飞行的速度是，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？  喷出气体后，飞机速度 由于喷出的气体相对于飞机的速度小于800m/s，所以气体相对于地面的速度与飞机速度同向，且小于开始时飞机的速度v0，根据表达式可见，喷出气体后的飞机速度仍是增加的。 (1). 区分对地速度和相对速度 ! (2). 理解反冲运动的含义 ! 39 15 [针对训