1.6 反冲现象 火箭 教材分析 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

第一章 动量守恒定律 第六节 反冲现象 火箭 教材分析： 本节课通过演示实验加深学生对反冲现象的认识和理解，最后介绍火箭的飞行原理，体现了物理与生活和科技的紧密联系。通过本节的学习，促进学生运动与相互作用观的进一步发展，学会定性分析生产生活中的实际问题。依据教材“思考与讨论”栏目的设计，引导学生根据动量守恒定律，完成对人的速度变化量的推导。在此基础上定量分析火箭的速度。教材在“科学漫步”中介绍“三级火箭”的内容，既是对火箭知识的拓展，又进一步介绍我国在航天事业中的成就，有利于激发学生的爱国热情。 学情分析： 学生已经掌握动量、冲量地概念以及动量定理和动量守恒定律等规律。本节实际上是动量守恒定律的应用，并且本节内容和生活实际联系比较密切，所以学生更容易接受和理解。在教学中引导学生亲身经历和体验探究过程，学生在观察实验现象地过程中，发现问题并提出猜想，感悟自然界的和谐与统一。 目标分析： 【内容要求】 1.1.1理解冲量和动量。通过理论推导和实验，理解动量定理和动量守恒定律，能用其解释生产生活中的有关现象。知道动量守恒定律的普适性。 例1知道火箭的发射利用了反冲现象。 例2 收集资料，了解中子的发现过程，讨论动量守恒定律在其中的作用。 1.1.2 通过实验，了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点。定量分析一维碰撞问题并能解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。 1.1.3 体会用守恒定律分析物理问题的方法，体会自然界的和谐与统一。 例3 查阅资料，了解太空物体的碰撞和微观粒子的碰撞等相关信息。 活动建议 （1） 制作“水火箭”。 （2） 观察台球碰撞前后的运动情况，尝试用动量知识定性解释。 目标分析： 【物理观念】能够结合动量守恒定律对常见的反冲现象做出解释 【科学思维】通过实验认识反冲运动，能举出反冲运动的实列，知道火箭的发射是反冲现象 【科学态度与责任】了解航天技术的发展和宇宙航行，了解中国火箭发展历程，增强学生的民族自豪感，也有利于激发学生的爱国热情 结合动量守恒定律对常见的反冲现象作出解释。 重点： 难点 ： 目标分析： 火箭的发射问题，火箭如何获得巨大的速度，与哪些因素有关。 教学过程： 引入新课 章鱼、乌贼、水母是怎样运动的呢？ 这些水生动物运动时体现了什么物理原理？ 教学过程： 做一做 1、把一个气球吹起来，用手捏住气球的通气口，然后突然放开，让气体喷出，观察气球的运动。 2、把弯管装在可旋转的盛水容器的下部，当是从弯管流出时，容器就旋转起来了。 1.定义：原来静止的物体，在内力的作用下，分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。这种现象叫作反冲。 2.特点 (1)不同部分在内力作用下向相反方向运动 (2)系统内力一般远远大于外力，系统动量守恒 (3)反冲运动中，内力做功，有其他形式的能转化为动能,所以系统的总动能增加 教学过程： 3.反冲现象的应用和防止 一、反冲现象 反冲现象的应用 灌溉喷水器 水上飞人 水母游动 章鱼喷墨 火箭发射 教学过程： 反冲现象的防止 步枪枪身抵在肩窝，减少反冲影响 老旧火炮发射时需提前固定 炮弹飞出，炮身后退 火炮缓冲器，止退犁 教学过程： 我国早在宋代就发明了火箭，在箭支上扎个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后生成的燃气以很大的速度向后喷出，火箭由于反冲而向前运动。 模拟火箭发射 教学过程： 二、火箭 教学过程： 中国长征火箭发展史 介绍现代火箭的结构 教学过程： 1.定义：现代火箭是指一种以喷射高温高压燃气获得反作用力向前推进的飞行器，是反冲运动的典型应用之一。 2.工作原理：当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭获得大小相等、方向相反的动量，因而发生连续的反冲现象，随着推进剂的消耗，火箭的质量逐渐减小，速度不断增大，当推进剂燃尽时，火箭便以获得的速度沿看预定的空间轨道飞行。 3.最大飞行速度的决定因素 教学过程： 二、火箭 教学过程： 以人和小物体为一个系统，以飞船为参考系，系统动量守恒，系统的总动量为零。规定被抛出的物体的速度方向为正方向，假设人获得的速度为v。 Δp1=­­­Δm · u­-0= Δm · u­ Δp2=­m · v – 0 = m · v Δv=v – 0 = - ­­Δm · u­/m Δp1 +Δp2=0 Δm · u+ m · v =0­ 思考 质量为m的人在远离任何星体的太空中，与旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止状态。 这个人手中拿着一个质量为m的小物体。现在他以相对于飞船为u的速度把小物体抛出。 1、小物体的动量改变量是多少？ 2、人的动量改变量是多少？ 3、人的速度该变量是多少？ 设火箭飞行时在极短的时间内喷射燃气的质量是Δm，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是u，喷出燃气后火箭的质量是m。我们设法计算火箭在这样一次喷气后增加的速度Δv。 以喷气前的火箭为参考系。喷气前火箭的动量是零，喷气后火箭的动量是mΔv，燃气的动量是Δmu 。根据动量守恒，喷气后火箭和燃气的总动量仍然为0， 所以mΔv+Δmu=0 解出 火箭飞行能达到的最大飞行速度的主要决定因素：喷气速度u越大，火箭喷出燃料的质量与火箭本身的质量之比越大，火箭的最终速度也越大。 教学过程： 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。 17 教学过程： 阅读教材中的“科学漫步”小栏目，了解三级火箭的相关内容，加深对我国火箭技术发展的认识，增强民族自豪感，落实物理学科课程思政的教育作用。 《如何提高火箭的最终发射速度》 探究课题： 教学过程： 学生活动：制作水火箭 （该任务可以布置为课后作业，也可以老师提前录制好视频） 反冲现象 火箭 反冲现象 火箭 1．定义：原来静止的物体，在内力的作用下，分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。 2．特点：遵循动量守恒定律 3. 应用：水上飞人、园林灌溉 、火箭等 4. 防止：射击时，用肩顶住枪身、止退犁 1．原理---利用反冲运动 2．决定火箭最终飞行速度的因素 喷气速度 质量比 板书设计： 20 巩固提升： 1、将质量为的模型火箭点火升空，燃烧的燃气以大小为的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）（ ） A. B. C. D. [解析]由于燃气喷出过程中重力和空气阻力可忽略，则模型火箭与燃气组成的系统动量守恒。燃气喷出前系统静止，总动量为零，故喷出后瞬间火箭的动量与喷出燃气的动量等大反向，可得火箭的动量大小等于燃气的动量大小，则，正确。 2、中国航天技术处于世界领先水平，航天过程有发射、在轨和着陆返回等关键环节。 启动反推发动机是着陆返回过程的一个关键步骤。返回舱在距离地面较近时通过 射线精准测距来启动返回舱的发动机向下喷气，使其减速着地。 已知返回舱的质量为，其底部装有4台反推发动机，每台发动机喷嘴的横截面积为，喷射气体的密度为 ，返回舱距地面高度为时，速度为，若此时启动反推发动机，返回舱此后的运动可视为匀减速直线运动，到达地面时速度恰好为零。不考虑返回舱的质量变化，不计喷气前气体的速度，不计空气阻力。求气体被喷射出时相对地面的速度大小； [答案] [解析]设 时间内每台发动机喷射出的气体质量为，气体相对地面速度为，气体受到返回舱的作用力为，则有 得 由牛顿第三定律可知，气体对返回舱的作用力大小 返回舱在匀减速下落的过程中，根据牛顿第二定律有 根据运动学公式有 得 Lavf58.20.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.35(fixed_gap:False) $$