【課件】反沖現(xiàn)象+火箭+課件-高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第一章

動(dòng)量守恒定律

1.6反沖現(xiàn)象

火箭課堂引入放開(kāi)充氣的氣球做一做：氣球吹氣后，固定好，再放開(kāi)，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？生活中類(lèi)似的例子課堂引入烏賊噴墨煙

花水火箭一、反沖1.定義：步槍槍身、炮身的這種后退運(yùn)動(dòng)叫做反沖。靜止的物體內(nèi)力作用分裂為兩部分：一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng)新知學(xué)習(xí)——反沖觀察、分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答問(wèn)題：實(shí)驗(yàn)一：充氣氣球固定在小車(chē)上，氣球放氣實(shí)驗(yàn)二：塞有橡膠塞的試管固定在小車(chē)上，加熱試管觀察實(shí)驗(yàn)

總結(jié)歸納（1）反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)內(nèi)力有什么特點(diǎn)？（2）系統(tǒng)還受到什么外力，內(nèi)力與外力大小關(guān)系如何？（3）根據(jù)以上分析，可以用哪些物理原理解決反沖問(wèn)題？系統(tǒng)動(dòng)能如何變化？2.特點(diǎn)：新知學(xué)習(xí)——反沖適用動(dòng)量守恒定律①系統(tǒng)內(nèi)力突然發(fā)生，時(shí)間短，作用強(qiáng)。②系統(tǒng)所受外力一般不為零，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)力。系統(tǒng)動(dòng)能增加，由其他形式的能轉(zhuǎn)化而來(lái)（1）反沖現(xiàn)象中系統(tǒng)內(nèi)力具有什么特點(diǎn)？（2）系統(tǒng)還受到什么外力，內(nèi)力與外力大小關(guān)系如何？（3）根據(jù)以上分析，可以用哪些物理原理解決反沖問(wèn)題？系統(tǒng)動(dòng)能如何變化？3.用動(dòng)量守恒定律解釋現(xiàn)象——為什么氣球與小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)？研究對(duì)象：

組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒新知學(xué)習(xí)——反沖

m氣v氣

+mv=0m為氣球和小車(chē)的質(zhì)量氣球（包括里面氣體）、小車(chē)系統(tǒng)初動(dòng)量：

系統(tǒng)末動(dòng)量：

0

m氣v氣

+mv

m氣

v氣mv

動(dòng)量守恒方程：（取水平向左為正方向）

系統(tǒng)水平末動(dòng)量：

m塞vx

+mv

0新知學(xué)習(xí)——反沖3.用動(dòng)量守恒定律解釋現(xiàn)象——為什么試管與小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)？m為試管和小車(chē)的質(zhì)量研究對(duì)象：

組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒

m塞vx

+mv=0試管、橡膠塞、小車(chē)系統(tǒng)水平初動(dòng)量：

m塞

v塞mv

動(dòng)量守恒方程：（取水平向左為正方向）vx

4.反沖的防止與應(yīng)用止退犁用步槍射擊時(shí)要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響（1）防止新知學(xué)習(xí)——反沖4.反沖的防止與應(yīng)用裝在履帶式車(chē)上止退犁止退犁炮車(chē)設(shè)計(jì)有止退犁和緩沖裝置，以減少反沖的影響，提高精度（1）防止新知學(xué)習(xí)——反沖4.反沖的防止與應(yīng)用（2）應(yīng)用新知學(xué)習(xí)——反沖

灌溉噴水器是利用反沖原理設(shè)計(jì)的一種自動(dòng)灌溉裝置，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與水的噴射方向相反,水的前進(jìn)導(dǎo)致管的后退，彎管就旋轉(zhuǎn)起來(lái)。——①灌溉噴水器（2）應(yīng)用——②水上滑行4.反沖的防止與應(yīng)用新知學(xué)習(xí)——反沖（2）應(yīng)用——③噴氣飛機(jī)4.反沖的防止與應(yīng)用新知學(xué)習(xí)——反沖二、火箭我國(guó)早在宋代就發(fā)明了火箭，在箭桿上捆一個(gè)前端封閉的火藥筒，火藥點(diǎn)燃后生成的燃?xì)庖院艽蟮乃俣认蚝髧姵?，火箭由于反沖而向前運(yùn)動(dòng)。反沖應(yīng)用——火箭1.古代火箭現(xiàn)代火箭主要由殼體和燃料組成，殼體是圓筒形的，前端是封閉的尖端，后端有尾噴管，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴(lài)姵?，火箭就向前飛去。2.現(xiàn)代火箭反沖應(yīng)用——火箭火箭發(fā)射速度與什么因素有關(guān)？噴氣前系統(tǒng)的動(dòng)量是

噴氣后系統(tǒng)的動(dòng)量是

m?v+?mu0以

為參考系火箭發(fā)射速度與什么因素有關(guān)？設(shè)置物理情景（同課本26頁(yè)）：設(shè)火箭飛行時(shí)在極短的時(shí)間?t內(nèi)噴射燃?xì)獾馁|(zhì)量是?m，噴出的燃?xì)庀鄬?duì)噴氣前火箭的速度是u，噴出燃?xì)夂蠡鸺馁|(zhì)量是m，求火箭在這樣的一次噴氣后增加的速度?v.

組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有

解出火箭與燃?xì)鈬姎馇暗幕鸺齯反沖應(yīng)用——火箭火箭噴出的燃?xì)獾乃俣萿越大、火箭噴出物質(zhì)的質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比越大，火箭獲得的速度?v就越大。噴氣的速度：目前常用的液體燃料是液氫，用液氧做氧化劑，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)噴氣速度范圍在2000m/s~5000m/s

質(zhì)量比(火箭起飛時(shí)質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比)火箭在飛行過(guò)程中拋掉空殼后，可以使m變得更小，使得質(zhì)量比增大，進(jìn)而提高火箭最終所能獲得的速度。反沖應(yīng)用——火箭要提高火箭的速度，需要在減輕火箭本身質(zhì)量上面下功夫。科學(xué)家提出多級(jí)火箭的概念：把火箭一級(jí)一級(jí)接在一起，第一級(jí)燃料用完后把箭體拋棄，減輕負(fù)擔(dān)，然后第二級(jí)開(kāi)始工作，一級(jí)一級(jí)連續(xù)工作，理論上火箭速度可以提的很高。實(shí)際應(yīng)用中一般不會(huì)超過(guò)4級(jí)，因?yàn)榧?jí)數(shù)太多時(shí)，連接機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)的質(zhì)量會(huì)增加很多，工作的可靠性也會(huì)降低。反沖應(yīng)用——火箭2023年10月26日11時(shí)14分，搭載神舟十七號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十七運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射.課堂練習(xí)1.（同課本28頁(yè)）一個(gè)連同裝備共有M=100kg的宇航員，脫離宇宙飛船后，在離飛船s=45m的位置與飛船處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)。裝備中有一高壓氣源，能以v氣=50m/s的速度噴出氣體。航天員為了能在10min內(nèi)返回飛船，他需要在開(kāi)始返回的瞬間一次性向后噴出多少氣體？解：設(shè)宇航員的速度為v，有s

=

vt

v氣v

取氣體運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?/p>

對(duì)宇航員和氣體，根據(jù)動(dòng)量守恒有

0=m氣v氣

-

(M-m氣)v代入數(shù)據(jù)得

m氣=0.15kgm氣M-m氣2.2020年11月24日4時(shí)30分，我國(guó)在文昌航天發(fā)射場(chǎng)，用長(zhǎng)征五號(hào)遙五運(yùn)載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號(hào)探測(cè)器，這一高光時(shí)刻吸引了全球的關(guān)注。假設(shè)火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m=200g的氣體，氣體噴出時(shí)的速度v=1000m/s。設(shè)火箭質(zhì)量M=300kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒鐘噴氣20次。(1)當(dāng)?shù)谌螄姵鰵怏w后，火箭的速度為多大？(2)運(yùn)動(dòng)第1s末，火箭的速度為多大？(1)設(shè)噴出三次氣體后火箭的速度為v3，對(duì)火箭和噴出的三次氣體，由動(dòng)量守恒定律有：

(M－3m)v3－3mv＝0

解得

v3＝2m/s(2)對(duì)火箭和噴出的20次氣體，由動(dòng)量守恒定律有：

(M－20m)v20－20mv＝0

解得v20＝13.5m/s解：課堂練習(xí)1、反沖現(xiàn)象：靜止或運(yùn)動(dòng)的物體分離