高中物理人教選修35課件第16章第5節(jié)

1、動(dòng)量守恒定律,第十六章,第五節(jié)反沖運(yùn)動(dòng)火箭,第十六章,我國宋代就發(fā)明了火箭(如圖甲)，火箭上扎一個(gè)火藥筒，火藥筒的前端是封閉的，火藥點(diǎn)燃后火箭由于反沖向前運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)代火箭，原理與古代火箭相同(如圖乙)，你知道我國“長(zhǎng)征”號(hào)系列火箭是怎樣先后將“神舟”號(hào)系列載人飛船送上太空的嗎？,1定義 一個(gè)靜止的物體在_的作用下分裂為兩部分，一部分向某一方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向_方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。 2特點(diǎn) (1)物體的不同部分在_作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)。 (2)反向運(yùn)動(dòng)中， 相互作用力一般較大，通?？梢杂胈來處理。,反沖運(yùn)動(dòng),內(nèi)力,相反,內(nèi)力,動(dòng)量守恒定律,3反沖現(xiàn)象的應(yīng)用及防止 (1)應(yīng)用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置是

2、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)，由于槍身的反沖會(huì)影響射擊的_，所以用步槍射擊時(shí)要把槍身抵在_，以減少反沖的影響。,旋轉(zhuǎn),準(zhǔn)確性,肩部,1火箭 現(xiàn)代火箭是指一種靠噴射高溫高壓燃?xì)猥@得_向前推進(jìn)的飛行器。 2火箭的工作原理 當(dāng)火箭推進(jìn)劑燃燒時(shí)，從尾部噴出的氣體具有很大的_，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，火箭獲得大小相等、方向相反的_，因而發(fā)生連續(xù)的_現(xiàn)象，隨著推進(jìn)劑的消耗，火箭的質(zhì)量逐漸減小，加速度不斷增大，當(dāng)推進(jìn)劑燃盡時(shí)，火箭即以獲得的速度沿著預(yù)定的空間軌道飛行。,火箭,反作用力,動(dòng)量,動(dòng)量,反沖,3影響火箭速度大小的因素 (1)噴氣速度：現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為2

3、.5km/s，提高到34km/s需很高的技術(shù)水平。 (2)質(zhì)量比：火箭_時(shí)的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比，現(xiàn)代火箭能達(dá)到的質(zhì)量比不超過10。 4現(xiàn)代火箭的主要用途 利用火箭作為_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)星和宇宙飛船等。,開始飛行,運(yùn)載,一、反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及其遵循的規(guī)律 1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，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動(dòng)能增加。,2反沖運(yùn)動(dòng)中，以下三種情況均可應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決 (1)系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，滿足動(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)問題。 (2)系統(tǒng)雖然受到外力

4、作用，但內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，外力可以忽略，也可以用動(dòng)量守恒定律解決反沖運(yùn)動(dòng)問題。 (3)系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，系統(tǒng)的動(dòng)量并不守恒，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，則系統(tǒng)的動(dòng)量在該方向上的分量保持不變，可以在該方向上應(yīng)用動(dòng)量守恒定律。,二、分析反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的問題 1速度的反向性問題 對(duì)于原來靜止的整體，拋出部分具有速度時(shí)，剩余部分的反沖是相對(duì)于拋出部分來說的，兩者運(yùn)動(dòng)方向必然相反。在列動(dòng)量守恒方程時(shí)，可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，則反方向的另一部分的速度應(yīng)取負(fù)值。,2相對(duì)速度問題 反沖運(yùn)動(dòng)的問題中，有時(shí)遇到的速度是相互作用的兩物體的相對(duì)速度。由于動(dòng)量守恒定

5、律中要求速度為對(duì)同一參考系的速度，通常為對(duì)地的速度。因此應(yīng)先將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度后，再列動(dòng)量守恒定律方程。,3變質(zhì)量問題 在反沖運(yùn)動(dòng)中還常遇到變質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng)，如在火箭的運(yùn)動(dòng)過程中，隨著燃料的消耗，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，此時(shí)必須取火箭本身和在相互作用的短時(shí)間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對(duì)象，取相互作用的這個(gè)過程為研究過程來進(jìn)行研究。,兩位同學(xué)在公園里劃船。租船時(shí)間將到，她們把小船劃向碼頭。當(dāng)小船離碼頭大約2m左右時(shí)，有一位同學(xué)心想：自己在體育課上立定跳遠(yuǎn)的成績(jī)從未低于2m，跳到岸上絕對(duì)沒有問題。于是她縱身一跳，結(jié)果卻掉到了水里(如圖)。她為什么不能如她所想的那樣跳到岸上呢？(假設(shè)起跳時(shí)船已靜

6、止),三、“人船模型”的處理方法 1“人船模型”問題的特征 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。,(2)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。 (3)適用條件 “人船模型”是利用平均動(dòng)量守恒求解的一類問題。適用條件是： 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)量守恒。 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，注意兩物體的位移是相對(duì)同一參考系的位移。,如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為m150kg的人抓在一只大氣球下方，氣球下面有一根長(zhǎng)繩。氣球和長(zhǎng)

7、繩的總質(zhì)量為m220kg，長(zhǎng)繩的下端剛好和水平面接觸。當(dāng)靜止時(shí)人離地面的高度為h5m。如果這個(gè)人開始沿繩向下滑，當(dāng)他滑到繩下端時(shí)，他離地面高度是(可以把人看作質(zhì)點(diǎn))() A5mB3.6m C2.6mD8m,答案：B,反沖運(yùn)動(dòng),(1)噴出多少O2，宇航員才能安全返回飛船？ (2)為了使總耗氧量最低，應(yīng)該一次噴出多少氧氣？返回時(shí)間是多少？ 解析：(1)以飛船為參考物，設(shè)沿著飛船運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?，并設(shè)噴出質(zhì)量為m(kg)O2 時(shí)宇航員獲得的速度是 v，對(duì)于“宇航員和噴出的O2”這一系統(tǒng)而言，在噴氣方向上由動(dòng)量守恒可得：,點(diǎn)評(píng)：本題中宇航員所帶的氧氣量一定，問題是要將它合理分配給呼吸和噴氣兩個(gè)方面使用，并能保證宇航員安全返回飛船。,(青州一中20132014學(xué)年高二下學(xué)期期末)如圖所示，進(jìn)行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為80kg和100kg，他們攜手遠(yuǎn)離空間站，相對(duì)空間站的速度為0.1m/s。A將B向空間站方向輕推后，A的速度變?yōu)?.2m/s，求此時(shí)B的速度大小和方向。,答案：0.02m/s遠(yuǎn)離空間站方向 解析：根據(jù)動(dòng)量守恒，(mAmB)v0mAvAmBvB，代入數(shù) 據(jù)可解得vB0.02m/s，方向?yàn)殡x開空間站方向。,火箭的應(yīng)用,答案：2m/s；13.5m/s,人船模型問題,解析：選人和船為一系統(tǒng)，由于系統(tǒng)在水平方向不受外力作用，所以系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量