2024年高中物理新教材同步講義選修第一冊(cè)學(xué)習(xí)筆記第1章 6　反沖現(xiàn)象　火箭

6反沖現(xiàn)象火箭[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.了解反沖現(xiàn)象及反沖現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用(難點(diǎn))。2.理解火箭的飛行原理，能夠應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析火箭飛行的問(wèn)題(重點(diǎn))。3.掌握“人船”模型的特點(diǎn)，并能運(yùn)用動(dòng)量守恒定律分析、解決相關(guān)問(wèn)題(重難點(diǎn))。4.能運(yùn)用動(dòng)量守恒定律解決“爆炸問(wèn)題”。一、反沖現(xiàn)象的理解與應(yīng)用1．定義一個(gè)靜止的物體在________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____________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________，滿足______________________________。3．反沖現(xiàn)象的應(yīng)用及防止(1)應(yīng)用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置利用反沖使水從噴口噴出時(shí)，一邊噴水一邊________。(2)防止：用槍射擊時(shí)，由于槍身的________會(huì)影響射擊的準(zhǔn)確性，所以用步槍射擊時(shí)要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響。只有系統(tǒng)合外力為零時(shí)，反沖運(yùn)動(dòng)才能用動(dòng)量守恒定律來(lái)分析，這種說(shuō)法是否正確？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．反沖運(yùn)動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)。(2)反沖運(yùn)動(dòng)中，系統(tǒng)不受外力或內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，遵循動(dòng)量守恒定律或在某一方向上動(dòng)量守恒。(3)反沖運(yùn)動(dòng)中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以系統(tǒng)的機(jī)械能增加。2．討論反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題(1)速度的方向性：對(duì)于原來(lái)靜止的整體，可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，則反方向運(yùn)動(dòng)的另一部分的速度就要取負(fù)值。(2)速度的相對(duì)性：反沖問(wèn)題中，若已知相互作用的兩物體的相對(duì)速度，將各速度轉(zhuǎn)換成相對(duì)同一參考系的速度，再列動(dòng)量守恒方程。(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)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。()(3)一切反沖現(xiàn)象都是有益的。()例1狙擊槍重M＝8kg，射出的子彈質(zhì)量m為20g，若子彈射出槍口時(shí)的速度為v＝1000m/s，不計(jì)人對(duì)槍的作用力，則槍的后退速度v′是多大？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________針對(duì)訓(xùn)練如圖，反沖小車靜止放在水平光滑玻璃上，點(diǎn)燃酒精燈，水蒸氣將橡皮塞水平噴出，小車沿相反方向運(yùn)動(dòng)。如果小車運(yùn)動(dòng)前的總質(zhì)量M＝3kg，水平噴出的橡皮塞的質(zhì)量m＝0.1kg。(水蒸氣質(zhì)量忽略不計(jì))(1)若橡皮塞噴出時(shí)獲得的水平速度v＝2.9m/s，求小車的反沖速度；(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，求小車的反沖速度。(小車一直在水平方向運(yùn)動(dòng))____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________二、火箭的工作原理分析1．火箭的主要用途：火箭作為運(yùn)載工具，例如發(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。2．火箭的工作原理：火箭是利用燃?xì)飧咚賴姲l(fā)時(shí)的反沖運(yùn)動(dòng)，遵循動(dòng)量守恒定律。1．火箭發(fā)射前的總質(zhì)量為M、燃料燃盡后火箭的質(zhì)量為m，火箭燃?xì)獾膰娚渌俣葹関1，求燃料燃盡后火箭的飛行速度v為多大？_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________2．根據(jù)上述分析，討論如何提高火箭飛行獲得的速度大小。_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例22021年6月17日，搭載神舟十二號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射，成功將神舟十二號(hào)載人飛船送入預(yù)定軌道。如果長(zhǎng)征二號(hào)F遙十二運(yùn)載火箭(包括載人飛船、航天員和燃料)的總質(zhì)量為M，豎直向上由靜止開(kāi)始加速，每次向下噴出質(zhì)量為m的燃?xì)?，燃?xì)獗粐姵鰰r(shí)相對(duì)地面的速度大小均為v，則第5次噴出燃?xì)獾乃查g，運(yùn)載火箭速度大小為(忽略重力的影響)()A.eq\f(5mv,M－5m) B.eq\f(M－5mv,5m)C．(eq\f(m,M－m))5v D．(eq\f(M－m,m))5v三、“人船模型”問(wèn)題一質(zhì)量為M的小船靜止在水面上，站在船尾的質(zhì)量為m的小孩，從靜止開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng)。求此過(guò)程中：(1)船向哪運(yùn)動(dòng)？當(dāng)小孩速度為v時(shí)，船速多大；(2)當(dāng)小孩向左移動(dòng)了x時(shí)，船的位移多大；(3)小孩和船的位移大小與兩者質(zhì)量有什么關(guān)系；(4)若小孩從船頭移動(dòng)到船尾，船長(zhǎng)為L(zhǎng)，小孩的位移為多大。____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．“人船模型”問(wèn)題兩個(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。2．人船模型的特點(diǎn)(1)兩物體滿足動(dòng)量守恒定律：m人v人－m船v船＝0，在相互作用的過(guò)程中，任一時(shí)刻兩物體的速度大小與質(zhì)量成反比。(2)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：人動(dòng)船動(dòng)，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右，人、船位移比等于它們質(zhì)量的反比，即eq\f(x人,x船)＝eq\f(m船,m人)。人和船的位移滿足|x人|＋|x船|＝L。例3如圖所示，物體A和B質(zhì)量分別為m1和m2，圖示直角邊長(zhǎng)分別為a和b。設(shè)B與水平地面無(wú)摩擦，當(dāng)A由頂端O從靜止開(kāi)始滑到B的底端時(shí)，B的水平位移是()A.eq\f(m2,m1＋m2)b B.eq\f(m1,m1＋m2)bC.eq\f(m1,m1＋m2)(b－a) D.eq\f(m2,m1＋m2)(b－a)“人船模型”是利用平均動(dòng)量守恒求解的一類問(wèn)題，解決這類問(wèn)題應(yīng)注意：(1)適用條件：①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；②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。四、爆炸問(wèn)題有一炸彈突然爆炸分成了兩塊，在爆炸前后，系統(tǒng)的動(dòng)量和機(jī)械能怎樣變化，為什么？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________例4(2022·鹽城市高二期末)如圖所示，光滑水平面上甲、乙兩球間粘少許炸藥，一起以0.5m/s的速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。已知甲、乙兩球質(zhì)量分別為0.1kg和0.2kg。某時(shí)刻炸藥突然爆炸，分開(kāi)后兩球仍沿原直線運(yùn)動(dòng)，從爆炸開(kāi)始計(jì)時(shí)經(jīng)過(guò)3.0s，兩球之間的距離為x＝2.7m，則下列說(shuō)法正確的是()A．剛分離時(shí)，甲、乙兩球的速度方向相同B．剛分離時(shí)，甲球的速度大小為0.6m/sC．剛分離時(shí)，乙球的速度大小為0.3m/sD．爆炸過(guò)程中甲、乙兩球增加的總機(jī)械能為0.027J例5一個(gè)質(zhì)量為m的物體從高處自由下落，當(dāng)物體下落h距離時(shí)突然炸裂成兩塊，其中質(zhì)量為m1的一塊恰好能沿豎直方向回到開(kāi)始下落的位置，不計(jì)空氣阻力，求：(1)剛炸裂時(shí)另一塊的速度v2。(2)爆炸中兩物體增加的總機(jī)械能。______________________________________________________________________