1.6 反冲现象 火箭 教学课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

反冲现象、火箭 知识点 1 反冲现象 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。 定义：当一个物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时，这个物体的剩余部分向相反方向运动的现象。 特点：(1)反冲现象中一般内力远大于外力，系统动量守恒且系统总动量为零。 (2)反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加。 【例题】机关枪重8Kg，射出的子弹质量为20g，若子弹的出口速度为1000m/s，则机枪的后退速度vˊ是多大？ 【解析】机枪和子弹这一系统动量守 恒，取子弹的速度方向为正方向，由 动量守恒定律得：0=mv -Mvˊ vˊ = ( m / M ) v =[(0.02÷8) x 1000]m/s =2.5m/s 反冲现象 M-m V0 正方向 V=？ m 例题：火箭发射前的总质量为M，燃料全部燃烧完后的质量为m，火箭燃气的对地喷射速度为V0，燃料燃尽后火箭的速度V为多大？ 解：在火箭发射过程中，内力远大于外力，所以动量守恒。 设火箭的速度方向为正方向， 由动量守恒得：0= mV -（M-m)V0 “人船模型”是反冲运动的典型实例 如图甲所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，一个质量为m的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人对地面的位移大小各是多少？ 解题技巧 1.解题前画出人、船位移草图 2.运动分析情况：人走、船行；人停船停；人加速船加速；人减速船减速。 3.利用原理：动量守恒定律 4.人船速度关系：0=mv1-Mv2. （m--人的质量；M--船的质量，v1--人的速度，v2--人的速度） 则v1/v2=M/m,任意时刻速度与质量成反比。 5.人船位移关系： mx1-Mx2=0, 则x1/x2=M/m。（x1--人的位移，x2--船的位移） x1+x2=L 则：x1=ML/(m+M), x2=mL/(M+m) （L--船的长度） v1 v2 x1 x2 L M m 不论物体做的是匀速运动还是变速运动，结论都是相同的。 人船模型 典例：如图所示，质量m=60 kg的人，站在质量M=300 kg的车的一端，车长L=3 m，相对于地面静止．当车与地面间的摩擦可以忽略不计时，人由车的一端走到另一端的过程中，车将(　 　) A．后退0.5 m B．后退0.6 m C．后退0.75 m D．一直匀速后退 典例：（2022·甘肃·玉门油田第一中学高二期中）质量为m的人站在质量为M、长为5米的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边（如图所示），当他向左走到船的左端时，船左端离岸的距离是1.25米，则（　　） A．M=2m B．M=3m C．M=4m D．M=5m B A 练习1：载人气球原静止在高度为H的高空，气球的质量为M，人的质量为m，现人要沿气球上的软绳梯滑至地面，则绳梯至少要多长？ H S H 拓展应用 由系统动量守恒： mv1＝Mv2 则 mH＝Ms， 且 s＋H＝L L＝(1＋m/M)H 练习2：如图所示，在光滑水平面上有一小车，小车上固定一竖直杆，总质量为M，杆顶系一长为 l 的轻绳，绳另一端系一质量为m的小球，绳被水平拉直处于静止状态，小球处于最右端。将小球由静止释放，重力加速度为g，求小球摆到最低点时小车向右移动的距离。 解：当小球到达最低点时，设小球向左移动的距离为s1，小车向右移动的距离为s2，根据动量守恒有： ms1=Ms2，s1＋s2=l 解得： 水平方向动量守恒 典例：如图所示，设质量为M=2kg的炮弹运动到空中最高点时速度为v0，突然炸成两块，质量为m=0.5kg的弹头以速度v1=100m/s沿v0的方向飞去，另一块以速度v2=20m/s沿v0的反方向飞去．求： (1) v0的大小 (2)爆炸过程炮弹所增加的动能 【答案】（1）10m/s；（2）2700J eq \o([合作探讨]) 如图16­5­5所示，是多级运载火箭的示意图，发射时，先点燃第一级火箭，燃料用完后，空壳自动脱落，然后下一级火箭开始工作． 图16­5­5 【提示】　燃烧产生的气体高速向下喷出，气体产生的反作用力推动火箭加速上升． 探讨2：要提升运载物的最大速度可采用什么措施？ 【提示】　提高气体喷射速度，增加燃料质量，及时脱离前一级火箭空壳． 探讨1：火箭点火后能加速上升的动力是什么力？ $$