3.動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用 (3)

1、反沖現(xiàn)象與火箭的發(fā)射學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解反沖運(yùn)動(dòng)及反沖運(yùn)動(dòng)的典型事例.2.能夠應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決反沖運(yùn)動(dòng)問題.3.了解火箭的工作原理及決定火箭最終速度大小的因素.內(nèi)容索引重點(diǎn)探究啟迪思維 探究重點(diǎn)達(dá)標(biāo)檢測(cè)檢測(cè)評(píng)價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān)自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ)自主預(yù)習(xí)一、反沖現(xiàn)象1.定義一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向 的方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象.2.規(guī)律：反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用力一般較大，滿足 .相反動(dòng)量守恒定律二、火箭1.工作原理：利用 運(yùn)動(dòng)，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈴?噴管迅速噴出，使火箭獲得巨大的向前的速度.2.影響火箭獲得速度大小的兩個(gè)因素(1)噴氣速度：

2、現(xiàn)代火箭的噴氣速度為2 0004 000 m/s.(2)質(zhì)量比：火箭起飛時(shí)的質(zhì)量與燃料燃盡時(shí)的質(zhì)量之比.噴氣速度 ，質(zhì)量比 ，火箭獲得的速度越大.3.現(xiàn)代火箭的主要用途：利用火箭作為 工具，如發(fā)射探測(cè)儀器、常規(guī)彈頭和核彈頭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船等.反沖尾部越大越大運(yùn)載即學(xué)即用1.判斷下列說法的正誤.(1)反沖運(yùn)動(dòng)是相互作用的物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果.()(2)只有系統(tǒng)合外力為零的反沖運(yùn)動(dòng)才能用動(dòng)量守恒定律來分析.()(3)反沖運(yùn)動(dòng)的原理既適用于宏觀物體，也適用于微觀粒子.()(4)火箭點(diǎn)火后離開地面加速向上運(yùn)動(dòng)，是地面對(duì)火箭的反作用力作用的結(jié)果.()(5)在沒有空氣的宇宙空間，火箭仍

3、可加速前行.()答案2.如圖1所示是一門舊式大炮，炮車和炮彈的質(zhì)量分別是M和m，炮筒與地面的夾角為，炮彈射出出口時(shí)相對(duì)于地面的速度為v0.不計(jì)炮車與地面的摩擦，則炮車向后反沖的速度大小為v_.答案圖1解析 解析取炮彈與炮車組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，因不計(jì)炮車與地面的摩擦，所以水平方向動(dòng)量守恒.炮彈發(fā)射前，系統(tǒng)的總動(dòng)量為零，炮彈發(fā)射后，炮彈的水平分速度為v0cos ，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：mv0cos Mv0重點(diǎn)探究例1反沖小車靜止放在水平光滑玻璃上，點(diǎn)燃酒精，水蒸氣將橡皮塞水平噴出，小車沿相反方向運(yùn)動(dòng).如果小車原來的總質(zhì)量M3 kg，水平噴出的橡皮塞的質(zhì)量m0.1 kg，水蒸氣質(zhì)量忽略不計(jì).(1)若

4、橡皮塞噴出時(shí)獲得的水平速度v2.9 m/s，求小車的反沖速度；一、反沖運(yùn)動(dòng)的理解和應(yīng)用答案答案0.1 m/s，方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反解析 解析小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)所受外力之和為零，初始狀態(tài)系統(tǒng)總動(dòng)量為零.以橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较蚋鶕?jù)動(dòng)量守恒定律，mv(Mm)v0負(fù)號(hào)表示小車運(yùn)動(dòng)方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反，反沖速度大小是0.1 m/s.(2)若橡皮塞噴出時(shí)速度大小不變，方向與水平方向成60角，小車的反沖速度又如何(小車一直在水平方向運(yùn)動(dòng))?答案0.05 m/s，方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)方向相反答案解析 解析小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒.以橡皮塞運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍?/p>

5、有mvcos 60(Mm)v0負(fù)號(hào)表示小車運(yùn)動(dòng)方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的水平分運(yùn)動(dòng)方向相反，反沖速度大小是0.05 m/s.針對(duì)訓(xùn)練“爆竹聲中一歲除，春風(fēng)送暖入屠蘇”，爆竹聲響是辭舊迎新的標(biāo)志，是喜慶心情的流露.有一個(gè)質(zhì)量為3m的爆竹斜向上拋出，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v0、方向水平向東，在最高點(diǎn)爆炸成質(zhì)量不等的兩塊，其中一塊質(zhì)量為2m，速度大小為v，方向水平向東，則另一塊的速度是A.3v0v B.2v03vC.3v02v D.2v0v解析 答案解析在最高點(diǎn)水平方向動(dòng)量守恒，以水平向東為正方向，由動(dòng)量守恒定律可知，3mv02mvmv，可得另一塊的速度為v3v02v，故C正確.導(dǎo)學(xué)探究1.火箭飛行的工作原

6、理是什么？二、火箭的工作原理分析答案火箭靠向后連續(xù)噴射高速氣體飛行，利用了反沖原理.答案答案2.設(shè)火箭發(fā)射前的總質(zhì)量是M，燃料燃盡后的質(zhì)量為m，火箭燃?xì)獾膰娚渌俣葹関，試求燃料燃盡后火箭飛行的最大速度v.答案在火箭發(fā)射過程中，由于內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以可認(rèn)為動(dòng)量守恒.取火箭的速度方向?yàn)檎较?，發(fā)射前火箭的總動(dòng)量為0，發(fā)射后的總動(dòng)量為mv(Mm)v則由動(dòng)量守恒定律得0mv(Mm)v知識(shí)深化1.火箭噴氣屬于反沖類問題，是動(dòng)量守恒定律的重要應(yīng)用.2.分析火箭類問題應(yīng)注意的三個(gè)問題(1)火箭在運(yùn)動(dòng)過程中，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

7、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.例2一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m200 g的氣體，氣體離開發(fā)動(dòng)機(jī)噴出的速度v1 000 m/s.設(shè)火箭質(zhì)量M300 kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒鐘噴氣20次.(1)當(dāng)?shù)谌螄姵鰵怏w后，火箭的速度多大？答案2 m/s答案解析 解析規(guī)定與v相反的方向?yàn)檎较?設(shè)噴出三次氣體后，火箭的速度為v3，以火箭和噴出的三次氣體為研究對(duì)象，據(jù)動(dòng)量守恒定律得：(M3m)v33mv0，(2)運(yùn)動(dòng)第1 s末，火箭的

8、速度多大？答案13.5 m/s答案解析 解析發(fā)動(dòng)機(jī)每秒鐘噴氣20次，以火箭和噴出的20次氣體為研究對(duì)象，根據(jù)動(dòng)量守恒定律得：(M20m)v2020mv0，1.“人船模型”問題兩個(gè)原來靜止的物體發(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.這樣的問題歸為“人船模型”問題.三、反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用“人船模型”2.人船模型的特點(diǎn)答案例3有一只小船停在靜水中，船上一人從船頭走到船尾.如果人的質(zhì)量m60 kg，船的質(zhì)量M120 kg，船長(zhǎng)為l3 m，則船在水中移動(dòng)的距離是多少？(水的阻力不計(jì))答案1 m解析 解析人在船上走時(shí)，由于人、船組成

9、的系統(tǒng)所受合外力為零，總動(dòng)量守恒，因此系統(tǒng)的平均動(dòng)量也守恒，如圖所示.設(shè)人從船頭走到船尾所用時(shí)間為t，在這段時(shí)間內(nèi)船后退的距離為x，人相對(duì)地面運(yùn)動(dòng)的距離為lx，選船后退的方向?yàn)檎较?，“人船模型”是利用平均?dòng)量守恒求解的一類問題，解決這類問題應(yīng)明確：(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)畫草圖：解題時(shí)要畫出各物體的位移關(guān)系草圖，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.總結(jié)提升達(dá)標(biāo)檢測(cè)1.(反沖運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí))下列不屬于反沖運(yùn)動(dòng)的是A.噴氣式飛機(jī)的運(yùn)動(dòng) B.直升機(jī)的運(yùn)

10、動(dòng)C.火箭的運(yùn)動(dòng) D.章魚的運(yùn)動(dòng)1234答案2.(反沖運(yùn)動(dòng)的計(jì)算)步槍的質(zhì)量為4.1 kg，子彈的質(zhì)量為9.6 g，子彈從槍口飛出時(shí)的速度為855 m/s，步槍的反沖速度約為A.2 m/s B.1 m/s C.3 m/s D.4 m/s答案1234解析解析以子彈從槍口飛出時(shí)速度的反方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律：Mv1mv20，3.(火箭的工作原理)運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后，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.火箭發(fā)動(dòng)機(jī)用力將燃料燃燒產(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.火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周