1.6 反冲现象 课件 -2024-2025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 6 6 学习目标 2.理解反冲运动的原理； 1.了解反冲运动的概念及反冲运动的应用； 3.能够应用动量守恒定律解决反冲运动问题； 4.了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素． 思考与讨论：图示情境物体的运动有共同特征吗？若有，它们的共同特征是什么？试概括描述。 射击时枪管后退 转动的水力机 前进的小车 3 1.初始时静止，发生作用后分裂成两个部分 2.两个部分向相反方向运动 3.分裂过程的时间极短，作用力非常大 4 一、反冲现象 1.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． 问题：“反冲”的“反”意义是什么？该词语是否描述了现象的主要特征 问题1：气体喷出过程,小车和气体受到哪些力？ 问题2：小车和喷出气体系统动量守恒吗？ 问题3：为什么小车和气体运动方向相反？ 问题3：系统的能量如何转化？ （1）系统内力远远大于外力，系统动量守恒。 （2）有其他形式的能转化为动能，系统动能增加。 2. 特点： 5 为什么射击时“身体要紧贴地面，肩膀抵住枪托”? 发射炮弹的炮车质量很大，为什么要设计有辅助的突起抓地钩型和止退犁？ 园林喷灌装置喷口朝向略有偏斜，水从喷口喷出时，为什么会旋转，自动改变喷水方向？ 喷气式飞机推进力来源？ 思考与讨论： 6 表 长征系列火箭 名称 起飞质量/吨 火箭长度/m 长征一号 81.5 29.46 长征二号F 480 58.4 长征三号 204 44.56 长征五号 869 56.97 长征八号 356 50.3 二、火箭 7 思考与讨论： 问题1：发射火箭时，火箭(包括燃料)系统的动量守恒吗？ 问题2：火箭的重力和空气阻力能忽略吗？ 问题3：发射火箭时气体是连续喷出的，如何转化为质点类型问题？ 问题4：考虑极短时间，重力和阻力的作用能否忽略？为什么？火箭和气体系统动量守恒吗？ 构建物理模型： 火箭(不包括气体)质量为m，气体∆m 极短时间内将气体一次性喷出，气体视作质点； 由于系统内力远大于重力和空气阻力 火箭和气体系统动量守恒 气体∆m 问题1：喷气前系统动量是多少? 问题2：喷气后火箭增加的速度是多少？ 气体∆m ∆m m v气 v 气体和火箭动量守恒 0= mΔV -Δm燃料u 由公式知：火箭喷出的燃气的速度越大，火箭喷出气体的质量与火箭本身质量之比越大，火箭获得的速度越大 喷气的速度：目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂，喷气速度在2000m/s到5000m/s 如何解决卫星发射问题？ 科学漫步 必须用多级火箭多级火箭一般都是三组火箭。 因为三组火箭能达到目前发射人造卫星的需求，又因级数越多，结构越复杂，并难以控制，因此降低了性能的可靠性，难以达到预期的目的。 要发射人造卫星，这样的火箭还不能达到所需的速度. 【例题2总质量为M的火箭以速度v0飞行，质量为m的燃料相对于火箭以速度u向后喷出，则火箭的速度大小为(　　) A．v0＋mu/M B．v0－mu/M C．v0＋(v0＋u) m/(M-m) D．v0＋mu/(M-m) 问题情景：静止在水面上的小船长为L，质量为M，在船的最右端站有一质量为m的人，不计水的阻力，当人从最右端走到最左端的过程中，小船移动的距离是多大？ x船 x人 三、人船模型 【分析由系统动量守恒： t 【拓展应用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 【分析由系统动量守恒： mv1＝Mv2 则 mH＝Ms， 且 s＋H＝L L＝(1＋m/M)H 课堂小结 遵循动量守恒定律 反冲 静止或运动的物体分离出一部分物体 ，使另一部分向相反方向运动的现象叫反冲运动。 火箭 火箭飞行的原理---利用反冲运动.决定火箭最终飞行速度的因素:喷气速度+质量比 1（多选）（2022·甘肃·临洮县文峰中学高二阶段练习）一只质量为0.9kg的乌贼吸入0.1kg的水后，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以大小为2m/s的速度向前逃窜。下列说法正确的是（　　） A．乌贼喷出的水的速度大小为18m/s B．在乌贼喷水的过程中，乌贼所受合力的冲量大小为0.9N·s C．在乌贼喷水的过程中，乌贼和喷出的水组成的系统的动量增大 D．在乌贼喷水的过程中，有18J的生物能转化成机械能 巩固练习 AD 2（2022·广东·佛山市第四中学高二阶段练习）2021年9月17日13时30分，“神舟十二号”返回舱在东风着陆场安全降落。“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图如图所示，其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置沿竖直方向匀速下降，为确保返回舱能安全着陆，在返回舱距地面1m左右时，舱内宇航员主动切断与降落伞的连接（“切伞”），同时点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭向下喷气过程中返回舱减至安全速度。已知“切伞”瞬间返回舱的速度大小v1=10m/s，火箭喷出的气体速度大小v2=1082m/s，火箭“喷气”时间极短，喷气完成后返回舱的速度大小v3=2m/s，则喷气完成前、后返回舱的质量比为（　　） A．45：44 B．100：99 C．125：124 D．135：134 D 3（2022·重庆南开中学高二期末）西晋史学家陈寿在《三国志》中记载：“置象大船之上，而刻其水痕所至，称物以载之，则校可知矣。”这就是著名的曹冲称象的故事。某同学欲挑战曹冲，利用卷尺测定大船的质量。该同学利用卷尺测出船长为L，然后慢速进入静止的平行于河岸的船的船头，再从船头行走至船尾，之后，慢速下船，测出船后退的距离d与自身的质量m，若忽略一切阻力，则船的质量为（     ） A． B． C． D． D 4 2021年5月15日，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星，中国首次火星探测任务着陆火星取得圆满成功。携带火星车的着陆器与环绕器分离后，最后阶段利用反推火箭在火星表面实现软着陆，设着陆器总质量为M，极短时间内瞬间喷射的燃气质量是m，为使着陆器经一次瞬间喷射燃气后，其下落的速率从v0减为v，需要瞬间喷出的燃气速率约为（　　） A．v0-v B． C． D． C 5 光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为α的斜面体A，斜面体质量为M、底边长为L，如图所示。将一质量为m、可视为质点的滑块B从斜面的顶端由静止释放，滑块B经过时间t刚好滑到斜面底端，重力加速度为g，则下列说法中正确的是（　　） A．滑块B下滑的过程中，A、B组成的系统机械能不守恒，水平方向动量守恒 B．滑块B下滑到斜面体底端时，重力的瞬时功率为 C．滑块下滑过程中，支持力对B做负功 D．此过程中滑块B向右滑动的距离为 C 6 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。 【例题1】将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体。忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是(　　) A.eq \f(m,M)v0 B．eq \f(M,m)v0 C.eq \f(M,M－m)v0 D．eq \f(m,M－m)v0 $$