第三节 动量守恒定律 第4课时 反冲运动 火箭（教学课件）物理沪科版2020选择性必修第一册

第一章 动量 1.3动量守恒定律 第4课时 反冲运动 火箭 【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. 坦克射击前，炮弹静止在炮筒中，它们的总动量为0。炮弹射出后以很大的速度向前运动，根据动量守恒定律，跑身必将向后运动。只是由于炮身的质量远大于炮弹的质量，所以炮身向后的速度很小。炮身的这种后退运动叫做反冲。 导入新课 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？ 答案　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. 一、反冲现象 (2)反冲运动过程中系统的动量、机械能有什么变化？ 答案　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. 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 ，满足　　　　　　 . 大 动量守恒定律 3.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. 4.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　　 . (2)防止：用枪射击时，由于枪身的　　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. 旋转 反冲 5.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. 例1　如图，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) 答案　0.1 m/s，方向与橡皮塞水平运动方向相反 (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； 解析　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 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)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　0.05 m/s，方向与橡皮塞水平分运动的方向相反 解析　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 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. 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，试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度v′. 答案　在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以可认为动量守恒.取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总动量为0，发射后的总动量为mv′－(M－m)v 则由动量守恒定律得0＝mv′－(M－m)v 二、火箭 1.工作原理：喷气式飞机和火箭的飞行应用了　　的原理，它们靠_____ 　　的反冲作用而获得巨大的速度.火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用. 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　　与火箭本身质量之比. 喷出 反冲 气流 质量 3.分析火箭类问题应注意的三个问题 (1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象.注意反冲前、后各物体质量的变化. (2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系，如果不是同一参考系要设法予以转换，一般情况要转换成对地的速度. (3)列方程时要注意初、末状态动量的方向. 例2　一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1 000 m/s.设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次. (1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？ 答案　2 m/s 解析　规定与v相反的方向为正方向 设喷出三次气体后，火箭的速度为v3