反沖運(yùn)動(dòng)-火箭二

1、.高二物理選修3-5 16.5反沖運(yùn)動(dòng) 火箭第二課時(shí)編寫(xiě)人：楊晉豐 田久武 審稿人：田久武 編號(hào)：201904009 使用日期：2019年3月 預(yù) 學(xué) 案【預(yù)學(xué)目的】1經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)反沖運(yùn)動(dòng)，能舉出幾個(gè)反沖運(yùn)動(dòng)的實(shí)例；2結(jié)合動(dòng)量守恒定律對(duì)反沖現(xiàn)象做出解釋?zhuān)贿M(jìn)一步進(jìn)步運(yùn)用動(dòng)量守恒定律分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能 力；3知道火箭的飛行原理和主要用處，理解我國(guó)的航空、航天事業(yè)的宏大成就?！绢A(yù)習(xí)內(nèi)容】反沖運(yùn)動(dòng)與動(dòng)量守恒在以下三種情況中均可用動(dòng)量守恒定律解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題：1系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，滿(mǎn)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；2系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，外

2、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；3系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒，但系統(tǒng)在某一方向上不受外力或外力在該方向上的分力之和為零，那么系統(tǒng)的動(dòng)量在該方向上的分量保持不變，可以用該方向上動(dòng)量守恒解決反沖問(wèn)題。 在討論反沖運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1） 速度的方向性。（2） 速度的相對(duì)性。在反沖運(yùn)動(dòng)中，假設(shè)條件是物體間的相對(duì)速度，利用動(dòng)量守恒定律列方程時(shí)，一般應(yīng)把相對(duì)速度轉(zhuǎn)化為對(duì)地速度。【經(jīng)典體驗(yàn)】如下圖，總質(zhì)量為M的氣球下端懸著質(zhì)量為m的人而靜止于高度為h的空中，欲使人能平安沿繩著地，人下方的繩至少應(yīng)為多長(zhǎng)？ 分析與解：氣球和人原靜止于空中，說(shuō)明系統(tǒng)所受合外力為零，故人

3、下滑過(guò)程中系統(tǒng)動(dòng)量守恒。人著地時(shí)，繩梯至少應(yīng)觸及地面。因?yàn)槿讼禄^(guò)程中，人和氣球在應(yīng)意時(shí)刻的動(dòng)量大小都相等，所以整個(gè)過(guò)程中平均動(dòng)量守恒，假設(shè)設(shè)繩梯長(zhǎng)為L(zhǎng),人沿繩下滑至地面的時(shí)間為t,由動(dòng)量守恒定律，有 ML=高二物理選修3-5 16.5反沖運(yùn)動(dòng) 火箭第二課時(shí)編寫(xiě)人：楊晉豐 田久武 審稿人：田久武 編號(hào)：201904009 使用日期：2019年3月探 究 案【探究目的】1經(jīng)歷實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)反沖運(yùn)動(dòng)，能舉出幾個(gè)反沖運(yùn)動(dòng)的實(shí)例；2結(jié)合動(dòng)量守恒定律對(duì)反沖現(xiàn)象做出解釋?zhuān)贿M(jìn)一步進(jìn)步運(yùn)用動(dòng)量守恒定律分析和解決實(shí)際問(wèn)題的才能；3知道火箭的飛行原理和主要用處，理解我國(guó)的航空、航天事業(yè)的宏大成就。【探究?jī)?nèi)容】 1

4、、影響火箭飛行速度的因素：a、 b、 2、一質(zhì)量為m的人站在?？堪哆叺男〈?，小船質(zhì)量為M，如今：1人以對(duì)地的程度速度v跳上岸；2人以對(duì)地的速度斜向上跳上岸，v和程度方向成角；3人以對(duì)船的程度速度u跳上岸；求上述三種情況下，人跳起后，小船后退的速度各是多大不計(jì)水的阻力？知識(shí)點(diǎn)二 人船模型例2 如圖16-5-1所示，長(zhǎng)為、質(zhì)量為的小船停在靜水中，質(zhì)量為的人從靜止開(kāi)場(chǎng)從船頭走到船尾，不計(jì)水的阻力，求船和人對(duì)地面的位移各為多少？圖16-5-1解析：以人和船組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，在人由船頭走到船尾的過(guò)程中，系統(tǒng)在程度方向不受外力作用，所以整個(gè)系統(tǒng)在程度方向動(dòng)量守恒.當(dāng)人起步加速前進(jìn)時(shí)，船同時(shí)向后做加速

5、運(yùn)動(dòng)；人勻速運(yùn)動(dòng)，那么船勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)人停下來(lái)時(shí)，船也停下來(lái). 設(shè)某時(shí)刻人對(duì)地的速度為v人，船對(duì)地的速度為v船，取人行進(jìn)的方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律有：m人v人-m船v船=0即v船:v人=v人: m船. 因?yàn)槿擞纱^走到船尾的過(guò)程中，每一時(shí)刻都滿(mǎn)足動(dòng)量守恒定律，所以每一時(shí)刻人的速度與船的速度之比，都與它們的質(zhì)量之比成反比.因此人由船頭走到船尾的過(guò)程中，人的平均速度與船的平均速度也與它們的質(zhì)量成反比.而人的位移s人= v人t，船的位移s船= v船t，所以船的位移與人的位移也與它們的質(zhì)量成反比，即s船: s人=m人: m船式是“人船模型的位移與質(zhì)量的關(guān)系，此式的適用條件：原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)的系統(tǒng)，

6、在系統(tǒng)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，某一個(gè)方向的動(dòng)量守恒. 由圖中可以看出：s船+s人= 由兩式解得s人=L，s船=L巧妙變式 兩個(gè)原來(lái)靜止的物體發(fā)生互相作用時(shí)，假設(shè)所受外力的矢量和為零，那么動(dòng)量守恒.在互相作用的過(guò)程中，任一時(shí)刻兩物體的速度大小之比等于其質(zhì)量的反比；任意段時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)物體通過(guò)的對(duì)地位移大小之比也等于質(zhì)量的反比.例3 氣球質(zhì)量為200 kg，載有質(zhì)量為50 kg的人，靜止在空中距地面20 m高的地方，如圖16-5-2所示，氣球下方懸根質(zhì)量可忽略不計(jì)的繩子，此人想從氣球上沿繩漸漸下滑至地面，為了平安到達(dá)地面，那么這根繩長(zhǎng)至少為多少米？不計(jì)人的高度圖16-5-2解析：因?yàn)槌跏紩r(shí)氣球與人共同

7、靜止在空中，說(shuō)明系統(tǒng)所受重力與空氣浮力平衡，當(dāng)人沿繩子下滑時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)量守恒. 設(shè)某一時(shí)刻人的對(duì)地速度大小為v，此時(shí)刻人的對(duì)地速度大小為v，那么由系統(tǒng)動(dòng)量守恒得mv-Mv=0.設(shè)在人平安到達(dá)地面的條件下，軟梯的最小長(zhǎng)度為H，那么當(dāng)人到達(dá)地面時(shí)，氣球離地高為H，那么 有=，解得：H=h=×20 m=25 m.巧解提示 1只要系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)每時(shí)刻的總動(dòng)量都不變.此題找出了互相作用的兩物體每一時(shí)刻的速度關(guān)系，即可進(jìn)一步得出平均速度關(guān)系及位移關(guān)系，使問(wèn)題的解決得以簡(jiǎn)化.2畫(huà)出反映位移關(guān)系的草圖，對(duì)求解此類(lèi)題目會(huì)有很大的幫助.知識(shí)點(diǎn)三 反沖運(yùn)動(dòng)與平拋運(yùn)動(dòng)的綜合例4 平板車(chē)停在程度光滑的

8、軌道上，平板車(chē)上有一人從固定在車(chē)上的貨廂邊沿程度方向順著軌道方向跳出，落在平板車(chē)地板上的A點(diǎn)，距貨廂程度間隔 為l=4 m，如圖16-5-3所示.人的質(zhì)量為m，車(chē)連同貨廂的質(zhì)量為M=4 m，貨廂高度為h=1.25 m，求：圖16-5-31車(chē)在人跳出后到落到地板期間的反沖速度；2人落在車(chē)板上并站定以后，車(chē)還運(yùn)動(dòng)嗎?車(chē)在地面上挪動(dòng)的位移是多少?解析：人從貨廂邊跳離的過(guò)程，系統(tǒng)人、車(chē)和貨廂的動(dòng)量守恒；人落到車(chē)上的過(guò)程中，程度方向系統(tǒng)動(dòng)量守恒，人在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中做平拋運(yùn)動(dòng)，而車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng). 人從貨廂邊跳離的過(guò)程，系統(tǒng)人、車(chē)和貨廂的動(dòng)量守恒，設(shè)人的程度速度是v1.車(chē)的反沖速度是v2，那么mv1-Mv

9、2=0,v2=v1. 人跳離貨廂后做平拋運(yùn)動(dòng)，車(chē)以v2做勻速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=0.5 s，在這段時(shí)間內(nèi)人的程度位移s1和車(chē)的位移s2分別為s1=v1t,s2=v2t.如圖16-5-4可知圖16-5-4s1+s2=l,即v1t+v2t=l 那么v2= m/s=1.6 m/s. 車(chē)的程度位移為s2=v2t=1.6×0.5 m=0.8 m. 人落到車(chē)上A點(diǎn)的過(guò)程，系統(tǒng)程度方向的動(dòng)量守恒程度方向系統(tǒng)沒(méi)受外力，而豎直方向支持力大于重力，合力不為零，人落到車(chē)上前的程度速度仍為v1，車(chē)的速度為v2，落到車(chē)上后設(shè)它們的共同速度為v，根據(jù)程度方向動(dòng)量守恒得mv1-Mv2=M+mv,那么v=0. 故人

10、落到車(chē)上A點(diǎn)站定后車(chē)的速度為零.巧解提示 對(duì)這種過(guò)程復(fù)雜的問(wèn)題，要把它分解成幾段簡(jiǎn)單過(guò)程，然后按每段過(guò)程所遵循的規(guī)律分別列方程求解.高二物理選修3-5 16.5反沖運(yùn)動(dòng) 火箭第二課時(shí)編寫(xiě)人：楊晉豐 田久武 審稿人：田久武 編號(hào)：201904009 使用日期：2019年3月訓(xùn) 練 案1.一個(gè)質(zhì)量為M的平板車(chē)靜止在光滑的程度面上，在平板車(chē)的車(chē)頭與車(chē)尾站著甲、乙兩人，質(zhì)量分別為m1和m2，當(dāng)兩人相向而行時(shí) A.當(dāng)m1> m2時(shí)，車(chē)子與甲運(yùn)動(dòng)方向一致 B. 當(dāng)v1> v2時(shí)，車(chē)子與甲運(yùn)動(dòng)方向一致C. 當(dāng)m1v1=m2v2時(shí)，車(chē)子靜止不動(dòng) D. 當(dāng)m1v1>m2v2時(shí)，車(chē)子運(yùn)動(dòng)方向與乙

11、運(yùn)動(dòng)方向一致2裝有炮彈的火炮總質(zhì)量為m1，炮彈的質(zhì)量為m2，炮彈射出炮口時(shí)對(duì)地的速率為v。，假設(shè)炮管與程度地面的夾角為，那么火炮后退的速度大小為 Am2 v。/m1 Bm2Vo/m1一m2Cm2vocos/ m1一m2 Dm2vocos/m13 質(zhì)量為M的玩具汽車(chē)?yán)|(zhì)量為m的小拖車(chē)，在程度地面上以速度v勻速前進(jìn)，某一時(shí)刻拉拖車(chē)的線(xiàn)突然斷了，而小汽車(chē)的牽引力不變，汽車(chē)和拖車(chē)與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)一樣，一切阻力也不變。那么在小拖車(chē)停頓運(yùn)動(dòng)時(shí)，小汽車(chē)的速度大小為 。4 一個(gè)士兵坐在皮劃艇上，他連同裝備和皮劃艇的總質(zhì)量共120kg。這個(gè)士兵用自動(dòng)步槍在2s時(shí)間內(nèi)沿程度方向連續(xù)射出10發(fā)子彈，每發(fā)子彈的質(zhì)量為10g，子彈分開(kāi)步槍口時(shí)相對(duì)步槍的速度為800m/s。射擊前皮劃艇是靜止的。1每次射擊后皮劃艇的速度改變多少？2連續(xù)射擊后皮劃艇的速度是多大？3連續(xù)射擊時(shí)槍所受到的平均反沖作用力是多大？5.一質(zhì)量為m的人站在停靠岸邊的小船上、小船質(zhì)量為M，如今：1人以對(duì)地的程度速度v跳上岸；2人以對(duì)地的速度斜向上跳上岸，v和程度方向成角；3人以對(duì)船的速度u斜向上跳上岸，u與程度方向成角；求上述三種情況下，人跳起后，小船后退的速