新教材高中物理第一章動(dòng)量守恒定律6反沖現(xiàn)象火箭課件新人教版選擇性必修第一冊(cè)

1、6反沖現(xiàn)象火箭第一章動(dòng)量守恒定律學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1了解反沖運(yùn)動(dòng)的概念及反沖運(yùn)動(dòng)的一些應(yīng)用2知道反沖運(yùn)動(dòng)的原理3掌握應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題4了解火箭的工作原理及決定火箭最終速度大小的因素1通過(guò)觀察反沖現(xiàn)象，尋找它們的共同規(guī)律，培養(yǎng)觀察能力和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力2進(jìn)一步提高運(yùn)用動(dòng)量守恒定律分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力3了解我國(guó)的航空、航天事業(yè)的巨大成就和當(dāng)前的航空、航天計(jì)劃，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)祖國(guó)的情感4體會(huì)物理知識(shí)來(lái)源于生活而又應(yīng)用于生活的特點(diǎn)，提高學(xué)習(xí)物理的積極性知識(shí)導(dǎo)圖預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) | 新知領(lǐng)悟1定義根據(jù)動(dòng)量守恒定律，如果一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向

2、_的方向運(yùn)動(dòng)，這個(gè)現(xiàn)象叫作_反沖運(yùn)動(dòng)相反反沖2反沖原理反沖運(yùn)動(dòng)的基本原理是_定律，如果系統(tǒng)的一部分獲得了某一方向的動(dòng)量，系統(tǒng)的其他部分就會(huì)在這一方向的反方向上獲得_的動(dòng)量3公式若系統(tǒng)的初始動(dòng)量為零，則動(dòng)量守恒定律的表達(dá)式變?yōu)?_，此式表明，做反沖運(yùn)動(dòng)的兩部分的動(dòng)量大小_、方向_，而它們的速率與質(zhì)量成_動(dòng)量守恒同樣大小m1v1m2v2相等相反反比1反沖運(yùn)動(dòng)中，內(nèi)力做功的代數(shù)和是否為零？【答案】不為零反沖運(yùn)動(dòng)中，兩部分受到的內(nèi)力做功的代數(shù)和為正值2兩位同學(xué)在公園里劃船，當(dāng)小船離碼頭大約1.5 m時(shí)，有一位同學(xué)心想：自己在體育課上立定跳遠(yuǎn)的成績(jī)從未低于2 m，跳到岸上絕對(duì)沒(méi)有問(wèn)題于是她縱身一跳，結(jié)果

3、卻掉到了水里(如圖所示)，她為什么不能如她所想的那樣跳到岸上呢？【答案】這位同學(xué)與船組成的系統(tǒng)在不考慮水的阻力的情況下，所受合外力為零，在她跳起前后遵循動(dòng)量守恒定律在她向前跳起瞬間，船要向后運(yùn)動(dòng)，使其跳出后對(duì)地速度變小(2021屆臨夏中學(xué)期末)如圖所示是一種彈射裝置，彈丸質(zhì)量為m，底座質(zhì)量為3m，開(kāi)始時(shí)均處于靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)彈簧釋放將彈丸以相對(duì)地面v的速度發(fā)射出去后，底座的反沖速度大小是()【答案】C1原理火箭的飛行應(yīng)用了_的原理，靠噴出氣流的_作用來(lái)獲得巨大速度2影響火箭獲得速度大小的因素一是_，二是火箭噴出物質(zhì)的質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比噴氣速度_，質(zhì)量比_，火箭獲得的速度越大火箭反沖反沖噴氣速度

4、越大越大假如在月球上建一飛機(jī)場(chǎng)，應(yīng)配置噴氣式飛機(jī)還是螺旋槳飛機(jī)呢？【答案】應(yīng)配置噴氣式飛機(jī)噴氣式飛機(jī)利用反沖運(yùn)動(dòng)原理，可以在真空中飛行，而螺旋槳飛機(jī)是靠轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳與空氣的相互作用力飛行的，不能在真空中飛行將質(zhì)量為1.00 kg的模型火箭點(diǎn)火升空，50 g 燃燒的燃?xì)庖源笮?00 m/s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動(dòng)量大小為(噴出過(guò)程中重力和空氣阻力可忽略)()A30 kgm/sB5.7102 kgm/sC6.0102 kgm/sD6.3102 kgm/s【答案】A【解析】燃?xì)鈴幕鸺龂娍趪姵龅乃查g，火箭和燃?xì)饨M成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，設(shè)燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動(dòng)量大小

5、為p，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，可得pmv00，解得pmv00.050 kg600 m/s30 kgm/s，A正確多維課堂 | 素養(yǎng)初培如圖所示，為一條約為180 kg的小船漂浮在靜水中，當(dāng)人從船尾走向船頭時(shí)，小船也發(fā)生了移動(dòng)，不計(jì)水的阻力人船模型問(wèn)題(1) 小船發(fā)生移動(dòng)的動(dòng)力是什么力？小船向哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)？(2) 當(dāng)人走到船頭相對(duì)船靜止時(shí)，小船還運(yùn)動(dòng)嗎？為什么？(3) 當(dāng)人從船尾走到船頭時(shí)，有沒(méi)有可能出現(xiàn)如圖甲或如圖乙的情形？為什么？【答案】(1) 摩擦力向左運(yùn)動(dòng)，即與人行走的方向相反(2)不運(yùn)動(dòng)小船和人組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，當(dāng)人的速度為零時(shí)，船的速度也為零(3)不可能由系統(tǒng)動(dòng)量守恒可知，人和船相對(duì)于地

6、面的速度方向一定相反，不可能向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，且人、船位移比等于人、船質(zhì)量的反比1反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及遵循的規(guī)律(1)特點(diǎn)：是物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果(2)條件：系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力系統(tǒng)在某一方向上不受外力或該方向上所受外力之和為零(3)反沖運(yùn)動(dòng)遵循動(dòng)量守恒定律探究總結(jié)2反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)速度的反向?qū)τ谠瓉?lái)靜止的物體，被拋出部分具有速度時(shí)，剩余部分的運(yùn)動(dòng)方向與被拋出部分必然相反(2)速度的相對(duì)性一般都指對(duì)地速度3“人船模型”問(wèn)題(1)定義兩個(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，任一時(shí)刻兩物體的速度大小之比等于

7、質(zhì)量的反比這樣的問(wèn)題歸為“人船模型”問(wèn)題素養(yǎng)點(diǎn)評(píng)：本探究通過(guò)對(duì)人船模型的分析，培養(yǎng)“科學(xué)思維”素養(yǎng)對(duì)人船模型的理解精練1(2021屆綿陽(yáng)南山中學(xué)調(diào)研)某同學(xué)想用氣墊導(dǎo)軌模擬“人船模型”該同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室里，將一質(zhì)量為M、長(zhǎng)為L(zhǎng)的滑塊置于水平氣墊導(dǎo)軌上(不計(jì)摩擦)并接通電源該同學(xué)又找來(lái)一個(gè)質(zhì)量為m的蝸牛置于滑塊的一端，在食物的誘惑下，蝸牛從該端移動(dòng)到另一端下面說(shuō)法正確的是()【答案】D【解析】蝸牛從滑塊的一端移動(dòng)到另一端的過(guò)程中，蝸牛和滑塊組成的系統(tǒng)合外力為零，系統(tǒng)的動(dòng)量守恒，系統(tǒng)原來(lái)靜止?fàn)顟B(tài)，總動(dòng)量為零，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可知，蝸牛運(yùn)動(dòng)后，系統(tǒng)的總動(dòng)量仍為零，所以蝸牛運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊會(huì)向相反的方向運(yùn)動(dòng)，

8、而不會(huì)不動(dòng)，A錯(cuò)誤；取滑塊的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎?，蝸牛從滑塊的一端移動(dòng)到另一端時(shí)，滑塊與蝸牛運(yùn)動(dòng)的位移之和為L(zhǎng).變式1有一條捕魚(yú)小船?？吭诤叴a頭，小船又窄又長(zhǎng)(估計(jì)重1噸左右)，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，然后他輕輕從船尾上船，走到船頭后停下，而且輕輕下船，用卷尺測(cè)出船后退的距離d，然后用卷尺測(cè)出船長(zhǎng)L.已知他身體的質(zhì)量為m，則小船的質(zhì)量為多少？解決“人船模型”應(yīng)注意兩點(diǎn)1適用條件：系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成且相互作用前靜止，系統(tǒng)總動(dòng)量為零；在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中至少有一個(gè)方向的動(dòng)量守恒(如水平方向或豎直方向)2畫(huà)草圖：解題時(shí)要畫(huà)出各物體的位移關(guān)系

9、草圖，找出各長(zhǎng)度間的關(guān)系，注意兩物體的位移是相對(duì)同一參考系的位移如圖所示，是多級(jí)運(yùn)載火箭的示意圖，發(fā)射時(shí)，先點(diǎn)燃第一級(jí)火箭，燃料用完后，空殼自動(dòng)脫落，然后下一級(jí)火箭開(kāi)始工作火箭問(wèn)題問(wèn)題(1)火箭點(diǎn)火后能加速上升的動(dòng)力是什么力？(2)要提升運(yùn)載物的最大速度可采用什么措施？【答案】(1) 燃燒產(chǎn)生的氣體高速向下噴出，氣體產(chǎn)生的反作用力推動(dòng)火箭加速上升(2) 提高氣體噴射速度，增加燃料質(zhì)量，及時(shí)脫離前一級(jí)火箭空殼探究總結(jié)2決定因素火箭獲得速度取決于燃?xì)鈬姵鏊俣萿及燃?xì)赓|(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比兩個(gè)因素3多級(jí)火箭由于受重力的影響，單級(jí)火箭達(dá)不到發(fā)射人造地球衛(wèi)星所需要的7.9 km/s，實(shí)際火箭為多級(jí)多級(jí)火

10、箭發(fā)射時(shí)，較大的第一級(jí)火箭燃燒結(jié)束后，便自動(dòng)脫落，接著第二級(jí)、第三級(jí)依次工作，燃燒結(jié)束后自動(dòng)脫落，這樣可以不斷地減小火箭殼體的質(zhì)量，減輕負(fù)擔(dān)，使火箭達(dá)到遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)使用同樣多的燃料的一級(jí)火箭所能達(dá)到的速度目前多級(jí)火箭一般都是三級(jí)火箭，因?yàn)槿?jí)火箭能達(dá)到目前發(fā)射人造衛(wèi)星的需求素養(yǎng)點(diǎn)評(píng)：本探究通過(guò)火箭的分析，培養(yǎng)“科學(xué)思維”素養(yǎng)火箭問(wèn)題精練2某校課外科技小組制作了一只“水火箭”，用壓縮空氣壓出水流使火箭運(yùn)動(dòng)假如噴出的水流流量保持為2104 m3/s，噴出速度保持水平且對(duì)地為10 m/s.啟動(dòng)前火箭總質(zhì)量為1.4 kg，則啟動(dòng)2 s末火箭的速度可以達(dá)到多少？已知火箭沿水平軌道運(yùn)動(dòng)，阻力不計(jì)，水的密度是1

11、03 kg/m3【答案】4 m/s變式2(多選)(2021屆鄂東南省級(jí)示范高中聯(lián)考)“世界上第一個(gè)想利用火箭飛行的人”是明朝的士大夫萬(wàn)戶(hù)他把47個(gè)自制的火箭綁在椅子上，自己坐在椅子上，雙手舉著大風(fēng)箏，設(shè)想利用火箭的推力，飛上天空，然后利用風(fēng)箏平穩(wěn)著陸假設(shè)萬(wàn)戶(hù)及所攜設(shè)備火箭(含燃料)、椅子、風(fēng)箏等總質(zhì)量為M，點(diǎn)燃火箭后在極短的時(shí)間內(nèi)，質(zhì)量為m的熾熱燃?xì)庀鄬?duì)地面以v0的速度豎直向下噴出忽略此過(guò)程中空氣阻力的影響，重力加速度為g，下列說(shuō)法中正確的是()A火箭的推力來(lái)源于燃?xì)鈱?duì)它的反作用力【答案】AB反沖問(wèn)題精練3如圖所示，質(zhì)量為M的密閉汽缸置于光滑水平面上，缸內(nèi)有一隔板P，隔板右邊是真空，隔板左邊是

12、質(zhì)量為m的高壓氣體，若將隔板突然抽去，則汽缸的運(yùn)動(dòng)情況是()A保持靜止不動(dòng)B向左移動(dòng)一定距離后恢復(fù)靜止C最終向左做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D先向左移動(dòng)，后向右移動(dòng)回到原來(lái)位置【答案】B【解析】突然撤去隔板，氣體向右運(yùn)動(dòng)，汽缸做反沖運(yùn)動(dòng)，當(dāng)氣體充滿(mǎn)整個(gè)汽缸時(shí)，它們之間的相互作用結(jié)束由動(dòng)量守恒定律可知，開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，結(jié)束時(shí)總動(dòng)量必為零，汽缸和氣體都將停止運(yùn)動(dòng)，B正確【答案】C爆炸問(wèn)題精練4向空中發(fā)射一物體，不計(jì)空氣阻力當(dāng)此物體的速度恰好沿水平方向時(shí)，物體炸裂成a、b兩塊，若質(zhì)量較大的a塊的速度方向仍沿原來(lái)的方向，則()Ab的速度方向一定與初速度方向相反B從炸裂到落地的這段時(shí)間里，a飛行的水平距離一定

13、比b的大Ca、b一定同時(shí)到達(dá)水平地面D在炸裂過(guò)程中，a、b受到的爆炸力的沖量大小不一定相等【答案】C【解析】爆炸后系統(tǒng)的總機(jī)械能增加，但不能確定a、b兩塊的速度大小，所以選項(xiàng)A、B不能確定；因炸開(kāi)后兩者都做平拋運(yùn)動(dòng)，且高度相同，故下落時(shí)間相同，選項(xiàng)C正確；由牛頓第三定律知a、b受到的爆炸力大小相等，作用時(shí)間也相同，故a、b受到的爆炸力的沖量大小相等，選項(xiàng)D錯(cuò)誤變式4(2020年菏澤期中)如圖所示，一枚手榴彈在空中豎直下落，一段時(shí)間后爆炸成a、b兩塊，又過(guò)了一段時(shí)間，a、b兩塊同時(shí)落到水平地面上，其中a飛行的水平距離OA是b飛行的水平距離OB的2倍，忽略空氣阻力，則a、b兩塊在爆炸前后()A動(dòng)量

14、增加量之比是12B動(dòng)量增加量之比是21C動(dòng)能增加量之比是12D動(dòng)能增加量之比是21【答案】D火箭類(lèi)問(wèn)題的三點(diǎn)提醒1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2明確兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考系是否為同一參考系，如果不是同一參考系要設(shè)法予以調(diào)整，一般情況要轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度3列方程時(shí)要注意初、末狀態(tài)動(dòng)量的方向核心素養(yǎng)微專(zhuān)題西昌衛(wèi)星發(fā)射中心西昌衛(wèi)星發(fā)射中心(英文名稱(chēng)：Xichang Satellite Launch Center，簡(jiǎn)稱(chēng)XSLC，又稱(chēng)“西昌衛(wèi)星城”)，是中國(guó)衛(wèi)

15、星發(fā)射基地，始建于1970年，1982年交付使用，位于四川省涼山彝族自治州冕寧縣自1984年1月發(fā)射中國(guó)第一顆通信衛(wèi)星以來(lái)，到2016年11月22日用“長(zhǎng)征三號(hào)”丙運(yùn)載火箭成功將“天鏈一號(hào)”04星送入預(yù)定軌道，西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射活動(dòng)已突破100次中心由總部、發(fā)射場(chǎng)(技術(shù)區(qū)和兩個(gè)發(fā)射工位)、通信總站、指揮控制中心和三個(gè)跟蹤測(cè)量站，以及其他一些相關(guān)的生活保障單位組成，其中發(fā)射場(chǎng)的坐標(biāo)位置為東經(jīng)102度、北緯28.2度主要擔(dān)負(fù)廣播、通信和氣象等地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星發(fā)射的組織指揮、測(cè)試發(fā)射、主動(dòng)段測(cè)量、安全控制、數(shù)據(jù)處理、信息傳遞、氣象保障、殘骸回收、試驗(yàn)技術(shù)研究等任務(wù)，是中國(guó)目前對(duì)外開(kāi)放的規(guī)

16、模最大、設(shè)備技術(shù)最先進(jìn)、承攬衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)最多、具備發(fā)射多型號(hào)衛(wèi)星能力的新型航天器發(fā)射場(chǎng)【考題延伸】如圖所示，一枚火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離已知前端衛(wèi)星的質(zhì)量為m1，后端箭體的質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力及分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1為()【答案】D素養(yǎng)點(diǎn)評(píng)：本題通過(guò)動(dòng)量守恒分析火箭問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)課堂小練 | 素養(yǎng)達(dá)成1(2021屆鹽城新豐中學(xué)期中)運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開(kāi)始工作后，火箭做加速運(yùn)動(dòng)的原因是()A燃料推動(dòng)空氣，空氣反作用力推動(dòng)火箭B火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周?chē)諝?，空氣膨脹推?dòng)火箭C火箭吸入空氣，然后向后排出，空氣對(duì)火箭的反作用力推動(dòng)火箭D火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出，氣體的反作用力推動(dòng)火箭【答案】D【解析】火箭的工作原理是利用反沖運(yùn)動(dòng)，是火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴(lài)姵?，氣體的反作用力使火箭獲得反沖速度，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確3一輛拉水車(chē)上有兩個(gè)貯水箱，剛開(kāi)始前面的水箱有水，后面的水箱無(wú)水，若把水從前面的水箱抽到后面的水箱中，假設(shè)水車(chē)停在光滑水平面上，則抽完水后，水車(chē)與原來(lái)的位置相比較()A水車(chē)向前進(jìn)了一段距離B水車(chē)向后退了一段距離C水車(chē)仍在原來(lái)位置D無(wú)法確