高中人教物理選擇性必修一1.6 反沖現(xiàn)象 火箭（教學(xué)設(shè)計(jì)）同步備課 - 副本

1、第一章動(dòng)量守恒定律第6節(jié)反沖現(xiàn)象 火箭本節(jié)課程成是在學(xué)生學(xué)習(xí)了動(dòng)量守恒定律以后，將其應(yīng)用在實(shí)際生活中的一種典型的物理現(xiàn)象，學(xué)生通過(guò)觀看演示實(shí)驗(yàn)從中體會(huì)反沖現(xiàn)象，知道反沖現(xiàn)象的本質(zhì)是系統(tǒng)動(dòng)量守恒，并且能夠?qū)Ψ礇_現(xiàn)象進(jìn)行定量的運(yùn)算是本節(jié)課程的主要意義所在。【物理觀念】能結(jié)合動(dòng)量守恒定律對(duì)反沖現(xiàn)象做出解釋；【科學(xué)思維】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 【科學(xué)探究】通過(guò)演示視頻，探究實(shí)驗(yàn)中的物理關(guān)系，分析得到什么是反沖運(yùn)動(dòng)，知道反沖運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)，并具備對(duì)反沖類問(wèn)題進(jìn)行定量運(yùn)算的能力。【科學(xué)態(tài)度與責(zé)任】通過(guò)介紹我國(guó)成功地研制和發(fā)射長(zhǎng)征系列火箭的事實(shí)，結(jié)合我國(guó)古代對(duì)于火箭的發(fā)明和我國(guó)的現(xiàn)代

2、火箭技術(shù)已跨入世界先進(jìn)先烈，激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)社會(huì)主義的情感。 【教學(xué)重點(diǎn)】如何應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析、解決反沖運(yùn)動(dòng)。 【教學(xué)難點(diǎn)】動(dòng)量守恒定律對(duì)反沖運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量計(jì)算?！疽胄抡n】思考：你知道章魚(yú)、烏賊是怎樣游動(dòng)的嗎？它們先把水吸入體腔，然后用力壓水，通過(guò)身體前面的孔將水噴出，使身體很快地運(yùn)動(dòng)。章魚(yú)能夠調(diào)整噴水的方向，這樣可以使得身體向任意方向前進(jìn)。章魚(yú)游動(dòng)時(shí)體現(xiàn)了什么物理原理？下列哪些是反沖運(yùn)動(dòng)，并且符合動(dòng)量守恒定律 孔明燈 火箭彈 沙漏二、【進(jìn)行新課】探究點(diǎn)一、反沖現(xiàn)象做一做：1.把一個(gè)氣球吹起來(lái)，用手捏住氣球的通氣口（圖甲），然后突然放開(kāi)，讓氣體噴出，觀察氣球的運(yùn)動(dòng)。2.如圖乙，把彎管裝在可旋轉(zhuǎn)

3、的盛水容器的下部。當(dāng)水從彎管流出時(shí)，容器就旋轉(zhuǎn)起來(lái)。反沖現(xiàn)象：定義： 發(fā)射炮彈時(shí)，炮彈從炮筒中飛出，炮身則向后退。這種情況由于系統(tǒng)內(nèi)力很大，外力可忽略，可用動(dòng)量守恒定律來(lái)解釋。射擊前，炮彈靜止在炮筒中，它們的總動(dòng)量為0。炮彈射出后以很大的速度向前運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，炮身必將向后運(yùn)動(dòng)。只是由于炮身的質(zhì)量遠(yuǎn)大于炮彈的質(zhì)量，所以炮身向后的速度很小。炮身的這種后退運(yùn)動(dòng)叫作反沖（recoil）反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：.物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力（或在某一方向上內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力），系統(tǒng)動(dòng)量守恒或在某一方向動(dòng)量守恒。機(jī)械能增加反沖運(yùn)動(dòng)的理論依據(jù)反沖運(yùn)動(dòng)和碰撞、爆炸相似，相互作用力一般很

4、大，一般滿足內(nèi)力外力，所以反沖運(yùn)動(dòng)可用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理。探究點(diǎn)二、火箭 古代火箭 現(xiàn)代火箭 火箭結(jié)構(gòu)圖現(xiàn)代火箭的知識(shí)作用：發(fā)射洲際導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船.原理：利用反沖運(yùn)動(dòng).結(jié)構(gòu)：為了提高速度，實(shí)行多級(jí)（不超過(guò)四級(jí)）火箭發(fā)射.思考與討論：質(zhì)量為 m 的人在遠(yuǎn)離任何星體的太空中，與他旁邊的飛船相對(duì)靜止。由于沒(méi)有力的作用，他與飛船總保持相對(duì)靜止的狀態(tài)。這個(gè)人手中拿著一個(gè)質(zhì)量為 m 的小物體?，F(xiàn)在他以相對(duì)于飛船為 u 的速度把小物體拋出（圖 ）。1. 小物體的動(dòng)量改變量是多少？2. 人的動(dòng)量改變量是多少？3. 人的速度改變量是多少？思考與討論中所描述的情境與火箭發(fā)射的原理大致相同。設(shè)火箭飛行時(shí)在

5、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。我們就可以計(jì)算火箭在這樣一次噴氣后增加的速度v。以噴氣前的火箭為參考系。噴氣前火箭的動(dòng)量是 0，噴氣后火箭的動(dòng)量是 m v，燃?xì)獾膭?dòng)量是 mu。根據(jù)動(dòng)量守恒定律，噴氣后火箭和燃?xì)獾目倓?dòng)量仍然為 0，所以：m v mu 0解出： v 上式表明，火箭噴出的燃?xì)獾乃俣?u 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。 科學(xué)漫步三級(jí)火箭現(xiàn)代火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的噴氣速度通常在 2 000 5 000 m/s，近期內(nèi)難以大幅度提高。因此，若要提高火箭的速度，需要在減輕火箭本身質(zhì)量上下功

6、夫?；鸺痫w時(shí)的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比叫作火箭的質(zhì)量比。這個(gè)參數(shù)一般小于 10，否則火箭結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度就有問(wèn)題。但是，這樣的火箭還是達(dá)不到發(fā)射人造地球衛(wèi)星的 7.9 km/s 的速度。 為了解決這個(gè)問(wèn)題，科學(xué)家提出了多級(jí)火箭的概念。把火箭一級(jí)一級(jí)地接在一起，第一級(jí)燃料用完之后就把箭體拋棄，減輕負(fù)擔(dān)，然后第二級(jí)開(kāi)始工作，這樣一級(jí)一級(jí)地連起來(lái)，理論上火箭的速度可以提得很高（圖）。但是實(shí)際應(yīng)用中一般不會(huì)超過(guò)四級(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 我國(guó)自 1956 年建立了專門(mén)的航天研究機(jī)構(gòu)到現(xiàn)在，火箭技術(shù)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。截至 2017 年底，已經(jīng)完成近

7、300 次各種衛(wèi)星的發(fā)射任務(wù)，成功地實(shí)現(xiàn)了載人航天飛行，并在國(guó)際航天市場(chǎng)占有一席之地（圖）。我國(guó)的火箭技術(shù)已經(jīng)跨入了世界先進(jìn)行列。課堂重點(diǎn)知識(shí)小結(jié)1. 知道什么是反沖運(yùn)動(dòng)2.反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：1).物體原先靜止2).內(nèi)力作用下一分為二3).兩部分運(yùn)動(dòng)方向相反3.原理:動(dòng)量守恒定律4.了解火箭構(gòu)造和原理，知道影響火箭的因素隨堂練習(xí)例1、(單選)如圖所示，相同的平板車A、B、C成一直線靜止在水平光滑的地面上，C車上站立的小孩跳到B車上，接著又立刻從B車上跳到A車上。小孩跳離C車和B車的水平速度相同，他跳到A車上后和A車相對(duì)靜止，此時(shí)三車的速度分別為vA、vB、vC，則下列說(shuō)法正確的是()。AvAvC

8、 BvBvCCvCvAvB DB車必向右運(yùn)動(dòng)【答案】：C【解析】人與C，mv0mCvC0，vC；人與B，由動(dòng)量守恒知，vB0；人與A，有mv0(mmA)vA，vA，所以有vCvAvB，C項(xiàng)正確。例2、(單選）下列關(guān)于反沖運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中,正確的是()A.拋出物體的質(zhì)量要小于剩下物體的質(zhì)量才能獲得反沖B.若拋出物體A的質(zhì)量大于剩下物體B的質(zhì)量,則B受的反沖力大于A所受的力C.反沖運(yùn)動(dòng)中,牛頓第三定律適用,但牛頓第二定律不適用D.對(duì)拋出部分和剩余部分,牛頓第二定律都適用【答案】：D【解析】：反沖運(yùn)動(dòng)中并沒(méi)有確定兩部分物體之間的質(zhì)量關(guān)系,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤。在反沖運(yùn)動(dòng)中,兩部分物體之間的作用力是一對(duì)作用力與反作用力,由牛頓第三定律可知,它們大小相等、方向相反,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤。在反沖運(yùn)動(dòng)中,一部分物體受到的另一部分物體的作用力產(chǎn)生了該部分的加速度,使該部分的速度逐漸增大,在此過(guò)程中,對(duì)每一部分牛頓第二定律都適用,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。例3、(多選)下列說(shuō)法中正確的是( )A.火箭靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度B.體操運(yùn)動(dòng)員在著地時(shí)屈腿是為了減小地面對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力C.用步槍射擊時(shí)要用肩部抵住槍身是為了減少反沖的影響D.為了減輕撞車時(shí)對(duì)司乘人員的傷害程度,發(fā)動(dòng)機(jī)艙越堅(jiān)固越好【答案】：ABC【解析】：火箭靠噴出氣流,通過(guò)