高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭课堂教学课件ppt

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1．认识反冲现象，知道火箭的发射利用了反冲现象。2．能够结合动量守恒定律对反冲现象进行解释。3．了解我国的航空、航天事业的巨大成就，增强民族自信心和自豪感。
1．实例分析发射炮弹时，炮弹从炮筒中飞出，炮身则向_______。这种情况由于系统______很大，______可忽略，射击前，炮弹静止在炮筒中，它们的总动量为___。炮弹射出后以很大的速度_____运动，根据__________定律，炮身必将_______运动。炮身的这种后退运动叫作反冲。
2．特点(1)物体的不同部分在________作用下向相反方向运动。(2)反向运动中， 相互作用力一般较大，通常可以用_____________来处理。3．反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲，使水从喷口喷出时一边喷水一边_______。(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的_________，所以用步枪射击时要把枪身抵在_______，以减少反冲的影响。
1．工作原理：应用了反冲的原理，火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的_______。
2．影响火箭获得速度大小的因素：(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度通常为2 000～5 000 m/s。(3)质量比：火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比，喷气速度_______，质量比_______，火箭获得的速度越大。
『判一判』(1)反冲运动中动量守恒。(　　)(2)农田、园林的喷灌装置的原理是反冲运动。(　　)(3)反冲运动实际上是相互作用物体之间的一对平衡力产生的效果。(　　)(4)现代火箭是利用火箭和空气间的作用力而升空的。(　　)(5)用多级火箭发射卫星可以获得所需的速度。(　　)
『选一选』假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是(　　)A．步行B．挥动双臂C．在冰面上滚动D．脱去外衣抛向岸的反方向解析：由于冰面光滑，无法行走或滚动，由动量守恒定律可知，只有抛出物体获得反冲速度才能到达岸边。
情境导入假如在月球上建一飞机场，应配置喷气式飞机还是螺旋桨飞机呢？提示：因为月球上没有空气，所以螺旋桨飞机无法起飞，只能配置喷气式飞机。
要点提炼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或在某一方向上内力远大于外力，所以可以用动量守恒定律或在某一方向上应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．分析反冲运动应注意的问题(1)速度的反向性问题对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反。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，则反方向的另一部分的速度应取负值。
(2)相对速度问题反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度。由于动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的速度，通常为对地的速度。因此应先将相对速度转换成对地的速度后，再列动量守恒定律方程。(3)变质量问题在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，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来进行研究。
　　　　　　　　(2023·安徽省淮南一中高二下学期期中)如图所示，设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为v0，突然炸成两块，质量为m的一块以速度v沿v0的方向飞去，则另一块的运动(　　)A．一定沿v0的方向飞去B．一定沿v0的反方向飞去C．可能做自由落体运动D．以上说法都不对
情境导入我国宋代就发明了火箭(如图甲)，箭矢上扎一个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后火箭由于反冲向前运动。现代火箭原理与古代火箭相同(如图乙)，你知道我国“长征”号系列火箭是怎样先后将“神舟”号系列载人飞船送上太空的吗？
提示：火箭靠喷射高温高压燃气获得反作用力，将“神舟”系列飞船送入太空。
要点提炼1．工作原理火箭是利用了反冲原理，发射火箭时，尾管中喷射出的高速气体有动量，根据动量守恒定律，火箭就获得向上的动量，从而向上飞去。即mΔv＋Δmu＝0
2．分析火箭类问题应注意的几点(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不是同一参考系，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。
典例剖析　　　　　一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的对地速度v＝1 000 m/s，设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次。(1)当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？(2)运动第1 s末，火箭的速度多大？思路引导：(1)恰当选取研究对象，应用动量守恒定律求解。(2)列方程时注意火箭质量的变化。
答案：(1)2 m/s　(2)13.5 m/s
后经过2 s时第一级脱离,同时第二级内全部压缩气体仍以速度v0从第二级底部喷口在极短时间内竖直向下喷出。喷气过程中的重力和整个过程中的空气阻力忽略不计,g取10 m/s2,求两种模型上升的最大高度之差。答案：116.5 m
人船模型1．“人船模型”问题的特征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)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。(3)适用条件“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题。适用条件是：①系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量守恒。②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，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移。
　　　　　如图所示，长为L、质量为M的船停在静水中，一个质量为m的人(可视为质点)站在船头，在人从船头走到船尾的过程中，人与船相对地的位移大小分别为多少？(忽略水对船的阻力)
解析：选人和船为一系统，由于系统在水平方向不受外力作用，所以系统在水平方向上动量守恒，设某一时刻人的对地速度为v，船的速度大小为v′，选人的运动方向为正方向，由动量守恒定律得mv－Mv′＝0。
点评：在人船模型中，某物体位移易误认为相对另一物体的位移，在解题中要注意。
1．体现中华民族宝贵精神财富的四大发明广为流传。它不仅促进了古代科学发展和技术进步，对现代科技仍具有重大意义。下列说法正确的是(　　)A．放鞭炮时，鞭炮炸响的瞬间，动量守恒但能量不守恒B．火箭是我国的重大发明，现代火箭发射时，火箭点火离开地面加速向上运动，是地面对火箭的作用力作用的结果C．火箭喷出燃气速度越大，火箭本身质量与火箭喷出物质质量之比越大，火箭获得速度越大D．装在炮筒中的火药燃烧将炮弹加速推出炮口的同时，炮身后坐，这是反冲现象
2. (2023·广西南宁市兴宁区高二检测)如图所示，一个质量为m1＝50 kg的人抓在一只大气球下方，气球下面有一根长绳。气球和长绳的总质量为m2＝20 kg，长绳的下端刚好和地面接触。静止时人离地面的高度为h＝5 m。如果这个人开始沿绳向下滑，当他滑到绳下端时，他离地面高度是(可以把人看作质点)(　　)A．5 m　B．3.6 m　C．2.6 m　D．8 m
3．平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿水平方向跳出，落在平板车上的A点，A点与货厢水平距离为l＝4 m，如图所示。人的质量为m，车连同货厢的质量为M＝4m，货厢高度为h＝1.25 m。(g取10 m/s2)
(1)求车在人跳出后到人落到A点期间的反冲速度的大小。(2)人落在A点并站定以后，车是否还在运动？车在地面上移动的位移大小为多少？答案：(1)1.6 m/s　(2)不动，0.8 m