第一章 6.反冲-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

6.反　冲 【核心素养目标】 物理观念 知道反冲现象的概念；知道火箭的飞行原理。 科学思维 理解反冲现象中的规律及处理方法；理解火箭的工作原理，会解答有关问题。 科学态度与责任 了解我国宋代的发明“火箭”及现代的航空航天技术的发展，增强民族自豪感。 一、反冲现象 1．定义：如果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，这个现象叫作反冲。 2．特点 (1)相互作用力常为变力，且作用力大，一般都满足内力远大于外力。 (2)反冲运动中，通常可以用动量守恒定律来处理。 3．反冲现象的应用 火箭、灌溉喷水器、反击式水轮机等都是利用反冲来工作的。 二、火箭的发射 1．原理：火箭的发射利用了反冲。火箭燃料舱内的燃料被点燃后，产生急剧膨胀的燃气，舱壁对这部分燃气的作用力使气体从火箭尾部高速喷出，燃气对火箭的反作用力把火箭推向前方。 2．影响火箭获得速度大小的因素 一是向后的喷气速度；二是质量比(火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比)。 1．判断正误 (1)做反冲运动的两部分的动量一定大小相等，方向相反。(√) (2)一切反冲现象都是有益的。(×) (3)章鱼、乌贼的逃跑运动利用了反冲的原理。(√) (4)在没有空气的宇宙空间，火箭无法加速前行。(×) (5)火箭发射时，火箭获得的机械能来自于燃料燃烧释放的化学能。(√) 2．链接实景 如图所示，以下哪些实例属于反冲现象？哪些实例不属于反冲现象？ 提示：乌贼喷水前行、火箭喷气升空、飞机喷气加速都属于反冲现象；而电风扇吹风不属于反冲现象。 学生用书↓第29页 知识点一　对反冲运动的理解 在生活中常见到这样的情形：吹饱的气球松手后喷出气体，同时向相反方向飞去；乌贼向后喷出水后，它的身体却能向前运动。结合这些事例，体会反冲运动的概念，并思考以下问题： (1)反冲运动的物体受力有什么特点？ (2)反冲运动过程中系统的动量、机械能有什么变化？ 提示：(1)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。 (2)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变为机械能，所以系统的机械能增加。 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，所以可以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三个问题 (1)速度的方向问题 对于原来静止的整体，抛出部分与剩余部分的运动方向必然相反。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，则另一部分运动方向应为负方向。 (2)相对速度问题 在反冲运动中，有时遇到的速度是两物体的相对速度。此类问题中应先将相对速度转换成对地的速度后，再应用动量守恒定律列方程。 (3)变质量问题 如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研究对象，取相互作用的这个过程为研究过程进行研究。 反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精，蒸汽将橡皮塞水平喷出，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。 (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)? 审题指导　(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。 (2)小车和橡皮塞组成的系统在水平方向动量守恒。 解析：(1)以橡皮塞运动的方向为正方向，根据动量守恒定律有 mv＋(M－m)v′＝0 v′＝－v＝－×2.9 m/s＝－0.1 m/s 负号表示小车的运动方向与橡皮塞运动的方向相反。 (2)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 负号表示小车的运动方向与橡皮塞运动的水平分运动的方向相反。 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的方向相反 学生用书↓第30页 　　方法技巧 反冲问题的三点注意 (1)内力的存在不会影响系统的动量守恒。 (2)内力做的功往往会改变系统的总动能。 (3)要明确反冲运动对应的过程，弄清初、末状态的速度大小和方向的对应关系。 针对练1.小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S1、S2、S3、S4(图中未画出)。要使小车向前运动，可采用的方法是