1、预习导学6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象预习导学课堂讲义高中物理选修3-5教科版6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象预习导学6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象预习导学课堂讲义目标定位 1.认识反冲运动，能举出几个反冲运动的实例.2.结合动量守恒定律对反冲现象做出解释；进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力.3.了解火箭的飞行原理及决定火箭最终速度大小的因素预习导学6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象预习导学课堂讲义一、反冲运动 1反冲：原来静止的物体，在内力作用下，其中一部分向某一方向运动，另一部分向_方向运动的现象叫反冲2反冲
2、现象遵循_定律 想一想 为什么反冲运动系统动量守恒？答案 反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受的合外力不为零，但由于系统内力远远大于外力，所以系统的总动量是守恒的相反动量守恒预习导学6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象预习导学课堂讲义二、火箭 1工作原理：火箭的工作原理是_运动，其反冲过程_守恒它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得_的速度2火箭的最大速度取决于两个条件：一是向后的_ _，二是_，即火箭开始飞行时的质量与_时的质量之比现代火箭能达到的质量比不超过_.反冲动量向前喷气速度质量比燃料燃尽10课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象一
3、、对反冲运动的理解1反冲运动的特点及遵循的规律(1)特点：是物体之间的作用力与反作用力产生的效果(2)条件：系统不受外力或所受外力之和为零；内力远大于外力；系统在某一方向上不受外力或外力分力之和为零；(3)反冲运动遵循动量守恒定律课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象2讨论反冲运动应注意的两个问题(1)速度的反向性对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲与抛出部分必然相反(2)速度的相对性一般都指对地速度课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象【例1】质量相等的A、B两球之间压缩一根轻质弹簧，静置于光滑水平桌面上，
4、当用板挡住小球A而只释放B球时，B球被弹出落到距桌边水平距离为s的地面上，如图161所图161示若再次以相同力压缩该弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，则B球的落地点距桌边()答案 DA.s2B.2sCsD.22 s课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象解析 挡板挡住 A 球时，弹簧的弹性势能全部转化为 B 球的动能，有 Ep12mv2B，挡板撤走后，弹性势能被两球平分，则有 Ep212mvB2，由以上两式解得 vB 22 vB，由平抛运动知识可得，svBt，svBt，所以 s 22 s，选项 D 对，A、B、C 错课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定
5、律的应用(二)火箭的发射与反冲现象针对训练 如图162所示是一门旧式大炮，炮车和炮弹的质量分别是M和m，炮筒与地面的夹角为，炮弹出口时相对于地图162面的速度为v0.不计炮车与地面的摩擦，求炮身向后反冲的速度v为_答案 mv0cos M课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象解析 取炮弹与炮车组成的系统为研究对象，因不计炮车与地面的摩擦，所以水平方向动量守恒炮弹发射前，系统的总动量为零，炮弹发射后，炮弹的水平分速度为 v0cos，根据动量守恒定律有：mv0cos Mv0 所以炮车向后反冲的速度为 vmv0cos M.课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用
6、(二)火箭的发射与反冲现象二、火箭的原理2火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用在火箭运动的过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，对于这一类的问题，可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为研究对象，取相互作用的整个过程为研究过程，运用动量守恒的观点解决问题1火箭燃料燃尽时火箭获得的最大速度由喷气速度 v 和质量比Mm(火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比)两个因素决定 课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象【例2】一火箭喷气发动机每次喷出m200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v1 000 m/s.设火箭质量M300
7、 kg，发动机每秒钟喷气20次(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？(2)运动第1 s末，火箭的速度多大？答案(1)2 m/s(2)13.5 m/s 解析 火箭喷气属反冲现象，火箭和气体组成的系统动量守恒，运用动量守恒定律求解(1)选取整体为研究对象，运用动量守恒定律求解设喷出三次气体后火箭的速度为v3，课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象以火箭和喷出的三次气体为研究对象，据动量守恒定律得：(M3m)v33mv0，故 v3 3mvM3m2 m/s(2)发动机每秒钟喷气 20 次，以火箭和喷出的 20 次气体为研究对象，根据动量守恒定律得：(M20m)v2
8、020mv0，故 v20 20mvM20m13.5 m/s.课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象借题发挥 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调整，一般情况要转换成对地的速度(3)列方程时要注意初、末状态动量的方向反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二
9、)火箭的发射与反冲现象三、反冲运动的应用“人船模型”1“人船模型”问题两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比这样的问题归为“人船模型”问题2人船模型的特点(1)两物体满足动量守恒定律：m11m220.课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象(3)应用此关系时要注意一个问题：即公式中v1、v2和x1、x2一般都是相对地面而言的(2)运动特点：人动船动，人静船静，人快船快，人慢船慢，人左船右；人船位移比等于它们质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即x1x
10、2v1v2m2m1.课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象【例3】如图163所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各为多少？图163答案 mmM L MmM L解析 设任一时刻人与船速度大小分别为 v1、v2，作用前都静止因整个过程中动量守恒，所以有 mv1Mv2 而整个过程中的平均速度大小为v1、v2，则有 mv1Mv2.课堂讲义预习导学课堂讲义6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象借题发挥“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题，解决这类问题应明确：(1)适用条件：系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零；在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向)(2)画草图：解题时要画出各物体的位移关系草图，找出各长度间的关系，注意两物体的位移是相对同一参照物的位移两边乘以时间 t 有 mv1tMv2t，即 mx1Mx2.且 x1x2L，可求出 x1MmM L，x2mmM L.预习导学6 动量守恒定律的应用(二)火箭的发射与反冲现象预习导学课堂讲义再见
