高中物理課件反沖運(yùn)動(dòng)火箭

1、第第十十六六章章第第5節(jié)節(jié)新知預(yù)新知預(yù)習(xí)習(xí)巧設(shè)計(jì)巧設(shè)計(jì) 要點(diǎn)一要點(diǎn)一要點(diǎn)二要點(diǎn)二名師課名師課堂堂一點(diǎn)通一點(diǎn)通創(chuàng)新演創(chuàng)新演練練大沖關(guān)大沖關(guān) 隨堂檢測(cè)隨堂檢測(cè)歸納小結(jié)歸納小結(jié) 課下作業(yè)課下作業(yè)綜合提升綜合提升返回返回返回返回返回返回1.理解反沖運(yùn)動(dòng)的概念；了解反沖運(yùn)動(dòng)理解反沖運(yùn)動(dòng)的概念；了解反沖運(yùn)動(dòng) 的典型事例。的典型事例。2.理解反沖運(yùn)動(dòng)的原理是動(dòng)量守恒定律。理解反沖運(yùn)動(dòng)的原理是動(dòng)量守恒定律。3.了解火箭的工作原理；了解決定火箭了解火箭的工作原理；了解決定火箭 能力大小的因素。能力大小的因素。4.會(huì)用動(dòng)量守恒定律分析解決反沖運(yùn)動(dòng)會(huì)用動(dòng)量守恒定律分析解決反沖運(yùn)動(dòng) 問(wèn)題。問(wèn)題。返回返回 1反沖運(yùn)動(dòng)反

2、沖運(yùn)動(dòng) (1)定義：一個(gè)靜止的物體在定義：一個(gè)靜止的物體在 的作用下分裂為兩部的作用下分裂為兩部分，一部分向某一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向分，一部分向某一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向 方向方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。 (2)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 物體的不同部分在物體的不同部分在 作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)。作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)。 反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用力一般較大，通?？梢杂梅礇_運(yùn)動(dòng)中，相互作用力一般較大，通?？梢杂?來(lái)處理。來(lái)處理。 內(nèi)力內(nèi)力相反相反內(nèi)力內(nèi)力動(dòng)量守恒定律動(dòng)量守恒定律返回返回 (3)反沖現(xiàn)象的應(yīng)用和防止：反沖現(xiàn)象的應(yīng)用和防止： 應(yīng)用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置是利用反沖使水從噴口應(yīng)用：農(nóng)田、園林的噴灌裝

3、置是利用反沖使水從噴口噴出時(shí)，一邊噴水一邊噴出時(shí)，一邊噴水一邊 。 防止：用槍射擊時(shí)，由于槍身的反沖會(huì)影響射擊的防止：用槍射擊時(shí)，由于槍身的反沖會(huì)影響射擊的 ，所以用步槍射擊時(shí)要把槍身抵在，所以用步槍射擊時(shí)要把槍身抵在 ，以減少反，以減少反沖的影響。沖的影響。 關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn)因反沖運(yùn)動(dòng)中動(dòng)量守恒，故朝相反方向運(yùn)因反沖運(yùn)動(dòng)中動(dòng)量守恒，故朝相反方向運(yùn)動(dòng)的兩部分，質(zhì)量大的運(yùn)動(dòng)速度小，用槍射擊時(shí)肩部與槍身動(dòng)的兩部分，質(zhì)量大的運(yùn)動(dòng)速度小，用槍射擊時(shí)肩部與槍身緊靠在一起，相當(dāng)于增加了槍的質(zhì)量，從而減小了槍的反沖緊靠在一起，相當(dāng)于增加了槍的質(zhì)量，從而減小了槍的反沖速度。速度。旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)準(zhǔn)確性準(zhǔn)確性肩部肩部返

4、回返回 2火箭火箭 (1)工作原理：工作原理： 是利用是利用 運(yùn)動(dòng)，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃運(yùn)動(dòng)，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴姵鰰r(shí)，使火箭獲得巨大速度。氣從尾噴管迅速噴出時(shí)，使火箭獲得巨大速度。 (2)構(gòu)造：主要有兩大部分：箭體和燃料。構(gòu)造：主要有兩大部分：箭體和燃料。 (3)特點(diǎn)：箭體和噴出的燃料氣體滿足特點(diǎn)：箭體和噴出的燃料氣體滿足 定律。定律。反沖反沖動(dòng)量守恒動(dòng)量守恒返回返回 (4)影響火箭獲得速度大小的因素：影響火箭獲得速度大小的因素： 噴氣速度：現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為噴氣速度：現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為2 0004 000 m/s。 質(zhì)量比：指火箭

5、起飛時(shí)的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭質(zhì)量比：指火箭起飛時(shí)的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體體 。噴氣速度。噴氣速度 ，質(zhì)量比，質(zhì)量比 ，火箭獲得的速，火箭獲得的速度越大。度越大。 關(guān)鍵一點(diǎn)關(guān)鍵一點(diǎn)因火箭、噴氣式飛機(jī)是靠噴出氣體與自身因火箭、噴氣式飛機(jī)是靠噴出氣體與自身發(fā)生相互作用而運(yùn)動(dòng)的，不是靠與空氣的作用，所以，它發(fā)生相互作用而運(yùn)動(dòng)的，不是靠與空氣的作用，所以，它們可以在真空中飛行。們可以在真空中飛行。質(zhì)量之比質(zhì)量之比越大越大越大越大返回返回1下列屬于反沖運(yùn)動(dòng)的是下列屬于反沖運(yùn)動(dòng)的是 ()A噴氣式飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)噴氣式飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)B直升機(jī)的運(yùn)動(dòng)直升機(jī)的運(yùn)動(dòng)C火箭的運(yùn)動(dòng)火箭的運(yùn)動(dòng) D反擊式水輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)反擊式水輪機(jī)的

6、運(yùn)動(dòng)解析：解析：選項(xiàng)選項(xiàng)A、C、D中，三者都是自身的一部分向一方中，三者都是自身的一部分向一方向運(yùn)動(dòng)，而剩余部分向反方向運(yùn)動(dòng)，而直升機(jī)是靠外界向運(yùn)動(dòng)，而剩余部分向反方向運(yùn)動(dòng)，而直升機(jī)是靠外界空氣的反作用力作為動(dòng)力，所以空氣的反作用力作為動(dòng)力，所以A、C、D對(duì)，對(duì)，B錯(cuò)。錯(cuò)。答案：答案：ACD返回返回2手持鐵球的跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員起跳后，欲提高跳遠(yuǎn)成績(jī)，手持鐵球的跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員起跳后，欲提高跳遠(yuǎn)成績(jī)， 可在運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，將手中的鐵球可在運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，將手中的鐵球 ()A豎直向上拋出豎直向上拋出 B向前方拋出向前方拋出C向后方拋出向后方拋出 D向左方拋出向左方拋出解析：解析：欲提高跳遠(yuǎn)成績(jī)，則應(yīng)增大水平速

7、度，即增欲提高跳遠(yuǎn)成績(jī)，則應(yīng)增大水平速度，即增大水平方向的動(dòng)量，所以可將鐵球向后拋出，人和大水平方向的動(dòng)量，所以可將鐵球向后拋出，人和鐵球的總動(dòng)量守恒，因?yàn)殍F球的動(dòng)量向后，所以人鐵球的總動(dòng)量守恒，因?yàn)殍F球的動(dòng)量向后，所以人向前的動(dòng)量增加，故選項(xiàng)向前的動(dòng)量增加，故選項(xiàng)C正確。正確。答案：答案：C返回返回3運(yùn)送人造衛(wèi)星的火箭開(kāi)始工作以后，火箭做加速運(yùn)動(dòng)的運(yùn)送人造衛(wèi)星的火箭開(kāi)始工作以后，火箭做加速運(yùn)動(dòng)的 原因是原因是 ()A燃料燃燒推動(dòng)空氣，空氣反作用力推動(dòng)火箭燃料燃燒推動(dòng)空氣，空氣反作用力推動(dòng)火箭B火箭吸入空氣，然后向后拋出，空氣對(duì)火箭的反作用火箭吸入空氣，然后向后拋出，空氣對(duì)火箭的反作用 力推動(dòng)

8、火箭力推動(dòng)火箭C火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用力將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后噴出，氣火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用力將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后噴出，氣 體的反作用力推動(dòng)火箭體的反作用力推動(dòng)火箭D火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周?chē)諝?，空氣膨脹推?dòng)火火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周?chē)諝?，空氣膨脹推?dòng)火 箭箭返回返回解析：解析：火箭中燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體與火箭發(fā)生火箭中燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體與火箭發(fā)生相互作用，氣體噴出，火箭受到相反方向推力而加速運(yùn)相互作用，氣體噴出，火箭受到相反方向推力而加速運(yùn)動(dòng)，因此動(dòng)，因此C項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。答案：答案：C返回返回返回返回返回返回返回返回 1反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及遵循的規(guī)律反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及遵循的規(guī)律 (1)特點(diǎn)：

9、特點(diǎn)： 在反沖運(yùn)動(dòng)中，由于存在內(nèi)力作用，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定在反沖運(yùn)動(dòng)中，由于存在內(nèi)力作用，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律可知，相互作用的物體獲得加速度，速度同時(shí)發(fā)生變化，律可知，相互作用的物體獲得加速度，速度同時(shí)發(fā)生變化，所以物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反的方向運(yùn)動(dòng)。所以物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反的方向運(yùn)動(dòng)。 反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用力一般較大，通?？梢杂脛?dòng)量反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用力一般較大，通?？梢杂脛?dòng)量守恒定律處理。但由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，所以守恒定律處理。但由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動(dòng)能增加。系統(tǒng)的總動(dòng)能增加。返回返回 (2)動(dòng)量守恒定律在反沖運(yùn)動(dòng)中適用的情況：動(dòng)量守恒定律在

10、反沖運(yùn)動(dòng)中適用的情況： 系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，滿足動(dòng)量守恒系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，滿足動(dòng)量守恒的條件，可以用動(dòng)量守恒定律解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。的條件，可以用動(dòng)量守恒定律解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。 系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，外系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，外力可以忽略，也可以用動(dòng)量守恒定律解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。力可以忽略，也可以用動(dòng)量守恒定律解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。 系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，系統(tǒng)的動(dòng)量并不守系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，系統(tǒng)的動(dòng)量并不守恒，但系統(tǒng)在某一方向上不受外力或外力在該方向上的分恒，但系統(tǒng)在某一方向上不受外力或外力在該方向上的分力之和為零，則系統(tǒng)的

11、動(dòng)量在該方向上的分量保持不變，力之和為零，則系統(tǒng)的動(dòng)量在該方向上的分量保持不變，可以用該方向上的動(dòng)量守恒解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題?？梢杂迷摲较蛏系膭?dòng)量守恒解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題。返回返回 2討論反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的問(wèn)題討論反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的問(wèn)題 (1)速度的反向性問(wèn)題：速度的反向性問(wèn)題： 對(duì)于原來(lái)靜止的整體，拋出部分具有速度時(shí)，剩余部對(duì)于原來(lái)靜止的整體，拋出部分具有速度時(shí)，剩余部分的反沖是相對(duì)于拋出部分來(lái)說(shuō)的，兩者運(yùn)動(dòng)方向必然相分的反沖是相對(duì)于拋出部分來(lái)說(shuō)的，兩者運(yùn)動(dòng)方向必然相反。在列動(dòng)量守恒方程時(shí)，可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)方反。在列動(dòng)量守恒方程時(shí)，可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，則反方向的另一部分的速度應(yīng)

12、取負(fù)值。向?yàn)檎较?，則反方向的另一部分的速度應(yīng)取負(fù)值。 (2)相對(duì)速度問(wèn)題：相對(duì)速度問(wèn)題： 反沖運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題中，有時(shí)遇到的速度是相互作用的兩反沖運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題中，有時(shí)遇到的速度是相互作用的兩物體的相對(duì)速度。由于動(dòng)量守恒定律中要求速度為對(duì)同一物體的相對(duì)速度。由于動(dòng)量守恒定律中要求速度為對(duì)同一參考系的速度，通常為對(duì)地的速度。因此應(yīng)先將相對(duì)速度參考系的速度，通常為對(duì)地的速度。因此應(yīng)先將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度后，再列動(dòng)量守恒定律方程。轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度后，再列動(dòng)量守恒定律方程。返回返回 (3)變質(zhì)量問(wèn)題：變質(zhì)量問(wèn)題： 常遇到變質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng)，如在火箭的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨常遇到變質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng)，如在火箭的運(yùn)動(dòng)過(guò)程

13、中，隨著燃料的消耗，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，此時(shí)必須取火箭著燃料的消耗，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，此時(shí)必須取火箭本身和在相互作用的短時(shí)間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對(duì)象，本身和在相互作用的短時(shí)間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對(duì)象，取相互作用的這個(gè)過(guò)程為研究過(guò)程來(lái)進(jìn)行研究。取相互作用的這個(gè)過(guò)程為研究過(guò)程來(lái)進(jìn)行研究。 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛 (1)內(nèi)力的存在盡管不會(huì)影響系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，但內(nèi)力內(nèi)力的存在盡管不會(huì)影響系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，但內(nèi)力做的功往往會(huì)改變系統(tǒng)的總動(dòng)能。做的功往往會(huì)改變系統(tǒng)的總動(dòng)能。 (2)反沖運(yùn)動(dòng)是作用力和反作用力都做正功的典型例子。反沖運(yùn)動(dòng)是作用力和反作用力都做正功的典型例子。返回返回 1一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)

14、每次噴出一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m200 g的氣體，氣的氣體，氣體離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出時(shí)的速度體離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出時(shí)的速度v1 000 m/s(相對(duì)地面相對(duì)地面)。設(shè)。設(shè)火箭質(zhì)量火箭質(zhì)量M300 kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒鐘噴氣，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒鐘噴氣20次。次。 (1)當(dāng)?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度多大？當(dāng)?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度多大？ (2)運(yùn)動(dòng)第運(yùn)動(dòng)第1 s末，火箭的速度多大？末，火箭的速度多大？ 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥火箭噴氣屬反沖現(xiàn)象，火箭和氣體組成火箭噴氣屬反沖現(xiàn)象，火箭和氣體組成系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，可以對(duì)每次噴氣系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，可以對(duì)每次噴氣依次應(yīng)用，也可以整體應(yīng)用。依次

15、應(yīng)用，也可以整體應(yīng)用。返回返回返回返回返回返回答案答案(1)2 m/s(2)13.5 m/s返回返回 (1)火箭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的火箭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，故在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，必須取在同一相質(zhì)量不斷減小，故在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，必須取在同一相互作用時(shí)間內(nèi)的火箭和噴出的氣體為研究對(duì)象。注意反沖前、互作用時(shí)間內(nèi)的火箭和噴出的氣體為研究對(duì)象。注意反沖前、后各物體質(zhì)量的變化。后各物體質(zhì)量的變化。 (2)明確兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考系是否是明確兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考系是否是同一參考系，如果不是同一參考系要設(shè)法予以調(diào)整，一般情同一

16、參考系，如果不是同一參考系要設(shè)法予以調(diào)整，一般情況要轉(zhuǎn)換成對(duì)地面的速度。況要轉(zhuǎn)換成對(duì)地面的速度。 (3)列方程時(shí)要注意初、末狀態(tài)動(dòng)量的方向。反沖物體列方程時(shí)要注意初、末狀態(tài)動(dòng)量的方向。反沖物體速度的方向與原物體的運(yùn)動(dòng)方向是相反的。速度的方向與原物體的運(yùn)動(dòng)方向是相反的。返回返回 1“人船模型人船模型”問(wèn)題的特征問(wèn)題的特征 兩個(gè)原來(lái)靜止的物體發(fā)生相互作用時(shí)，若所受外力兩個(gè)原來(lái)靜止的物體發(fā)生相互作用時(shí)，若所受外力的矢量和為零，則動(dòng)量守恒。在相互作用的過(guò)程中，任的矢量和為零，則動(dòng)量守恒。在相互作用的過(guò)程中，任一時(shí)刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比。這樣的一時(shí)刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比。這樣

17、的問(wèn)題歸為問(wèn)題歸為“人船模型人船模型”問(wèn)題。問(wèn)題。返回返回返回返回返回返回 名師點(diǎn)睛名師點(diǎn)睛 (1)“人船模型人船模型”問(wèn)題中，兩物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是：人走問(wèn)題中，兩物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是：人走船行、人停船停。船行、人停船停。 (2)問(wèn)題中的問(wèn)題中的“船長(zhǎng)船長(zhǎng)”通常應(yīng)理解為通常應(yīng)理解為“人人”相對(duì)相對(duì)“船船”的相的相對(duì)位移，而在求解過(guò)程中應(yīng)討論的是對(duì)位移，而在求解過(guò)程中應(yīng)討論的是“人人”及及“船船”的對(duì)地的對(duì)地位移。位移。 返回返回 2有一條捕魚(yú)小船停靠在湖邊碼頭，小船又窄又長(zhǎng)有一條捕魚(yú)小船?？吭诤叴a頭，小船又窄又長(zhǎng)(估計(jì)重一噸左右估計(jì)重一噸左右)。一位同學(xué)想用一個(gè)卷尺粗略測(cè)定它的。一位同學(xué)想用一個(gè)卷尺粗略測(cè)定它的質(zhì)量，他進(jìn)行了如下操作：首先將船平行碼頭自由停泊，質(zhì)量，他進(jìn)行了如下操作：首先將船平行碼頭自由停泊，然后他輕輕從船尾上船，走到船頭后停下，而后輕輕下船，然后他輕輕從船尾上船，走到船頭后停下，而后輕輕下船，用卷尺測(cè)出船后退的距離用卷尺測(cè)出船后退的距離d，然后用卷尺測(cè)出船長(zhǎng)，然后用卷尺測(cè)出船長(zhǎng)L。已知。已知他自身的質(zhì)量為他自身的質(zhì)量為m，則漁船的質(zhì)量為多少？，則漁船的質(zhì)量為多少？ 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥人和船組成的系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒的條件，人和船組成的系統(tǒng)滿足動(dòng)量守恒的條件，該同學(xué)有水平向左的位移，船有水平向右的位移，當(dāng)人走該同學(xué)有水平向左的