高中人教版 (2019)第一章 动量守恒定律6 反冲现象 火箭学案

这是一份高中人教版 (2019)第一章 动量守恒定律6 反冲现象 火箭学案，共5页。学案主要包含了反冲现象的理解与应用，火箭的工作原理分析，“人船模型”问题，爆炸问题等内容，欢迎下载使用。

1.了解反冲现象及反冲现象在生活中的应用(难点)。
2.理解火箭的飞行原理，能够应用动量守恒定律分析火箭飞行的问题(重点)。
3.掌握“人船”模型的特点，并能运用动量守恒定律分析、解决相关问题(重难点)。
4.能运用动量守恒定律解决“爆炸问题”。
一、反冲现象的理解与应用
1．定义
一个静止的物体在________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____________方向运动的现象。
2．规律：反冲运动中，相互作用力一般较________，满足_______________
_______________。
3．反冲现象的应用及防止
(1)应用：农田、园林的喷灌装置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________会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。
思考与讨论：
只有系统合外力为零时，反冲运动才能用动量守恒定律来分析，这种说法是否正确？
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深化总结：
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，系统不受外力或内力远大于外力，遵循动量守恒定律或在某一方向上动量守恒。
(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加。
2．讨论反冲运动应注意的两个问题
(1)速度的方向性：对于原来静止的整体，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向运动的另一部分的速度就要取负值。
(2)速度的相对性：反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，将各速度转换成相对同一参考系的速度，再列动量守恒方程。
二、火箭的工作原理分析
1．火箭的主要用途：火箭作为运载工具，例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船。
2．火箭的工作原理：火箭是利用燃气高速喷发时的反冲运动，遵循动量守恒定律。
思考与讨论：
1．火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后火箭的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v1，求燃料燃尽后火箭的飞行速度v为多大？
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2．根据上述分析，讨论如何提高火箭飞行获得的速度大小。
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三、“人船模型”问题
一质量为M的小船静止在水面上，站在船尾的质量为m的小孩，从静止开始向左运动。求此过程中：
(1)船向哪运动？当小孩速度为v时，船速多大；
(2)当小孩向左移动了x时，船的位移多大；
(3)小孩和船的位移大小与两者质量有什么关系；
(4)若小孩从船头移动到船尾，船长为L，小孩的位移为多大。
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四、爆炸问题
有一炸弹突然爆炸分成了两块，在爆炸前后，系统的动量和机械能怎样变化，为什么？
答案：
一、
1．内力 相反的
2．大 动量守恒定律
3．(1)旋转
(2)反冲
思考与讨论
不正确。在反冲运动中，即使系统所受合外力不为零，因内力远大于外力，外力可以忽略，也可用动量守恒定律来解释。
二、
思考与讨论
1．在火箭发射过程中，内力远大于外力，所以动量守恒。
以火箭的速度方向为正方向， 发射前的总动量为0；
发射后的总动量为：mv－(M－m) v1
由动量守恒定律得：
0＝ mv－(M－m) v1
得v＝eq \f(M－m,m)v1＝( eq \f(M,m)－1) v1。
2．根据v＝(eq \f(M,m)－1)v1 ，分析可知，若要提高火箭获得的速度，应
①提高火箭发射前的总质量和燃料燃尽后火箭的质量比；
②提高火箭喷出的燃气的速度。
三、(1)因为小孩与小船组成的系统动量守恒，当小孩向左运动时，小船向右运动。设小孩的速度v的方向为正方向，当小孩速度为v时，mv－Mv′＝0，解得v′＝eq \f(mv,M)。
(2)由人船系统始终动量守恒可知
meq \x\t(v)－Meq \x\t(v′)＝0，故当小孩的位移大小为x时，有
mx－Mx′＝0，解得x′＝eq \f(mx,M)。
(3)小孩与小船的位移大小与质量成反比，即eq \f(x,x′)＝eq \f(M,m)。
(4)x＋x′＝L
解得x＝eq \f(M,M＋m)L
四、由于爆炸时内力远大于外力，故爆炸时系统动量守恒，爆炸时通过内力做功将化学能转化为机械能，故爆炸时系统机械能增加。