第一章第四节ppt课件.pptx
第四节反冲运动,第一章碰撞与动量守恒,学习目标,1.了解反冲运动及反冲运动的典型事例.2.能够应用动量守恒定律解决反冲运动问题.3.了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素.,内容索引,知识探究新知探究 点点落空,题型探究重点难点 各个击破,达标检测当堂检测 巩固反馈,知识探究,导学探究在生活中常见到这样的情形：吹饱的气球松手后喷出气体，同时向相反方向飞去；点燃“钻天猴”的药捻，便会向后喷出亮丽的火焰，同时“嗖”的一声飞向天空；乌贼向后喷出水后，它的身体却能向前运动，结合这些事例，体会反冲运动的概念，并思考以下问题：(1)反冲运动的物体受力有什么特点？答案物体的不同部分受相反的作用力，在内力作用下向相反方向运动.,一、反冲运动,答案,(2)反冲运动过程中系统的动量、机械能有什么变化？答案反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力，所以可以用动量守恒定律来处理；反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的机械能增加.,答案,知识梳理反冲运动1.定义：如果一个静止的物体在 的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向 的方向运动，这个现象叫做反冲.2.反冲运动的特点：是物体间作用力与 力产生的效果.3.反冲运动遵循的规律：反冲运动遵循 .,内力,相反,反作用,动量守恒定律,即学即用判断下列说法的正误.(1)反冲运动可以用动量守恒定律来处理.()(2)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理.()(3)反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果.()(4)只有系统合外力为零的反冲运动才能用动量守恒定律来分析.(),答案,导学探究(1)火箭飞行利用了怎样的工作原理？在分析火箭运动问题时可否应用动量守恒定律？答案火箭靠向后连续喷射高速气体飞行，利用了反冲原理.由于火箭与“高温、高压”燃气组成的系统内力很大，远大于系统所受重力及阻力，故可应用动量守恒定律.,二、火箭,答案,(2)设火箭发射前的总质量是M，燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v，试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度v.答案在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以动量守恒.取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总动量为0，发射后的总动量为mv(Mm)v则由动量守恒定律得0mv(Mm)v,答案,(3)分析提高火箭飞行速度的可行办法.,答案,故可以用以下办法提高火箭飞行速度：提高喷气速度；提高火箭的质量比；使用多级火箭，一般为三级.,知识梳理火箭的原理1.工作原理应用 运动，其反冲过程 守恒.它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得 的速度.2.影响火箭最终速度大小的因素(1)喷气速度；(2)火箭的质量比：指火箭起飞时的质量与燃料燃尽时的质量之比.喷气速度 ，质量比 ，火箭获得的速度 .,答案,反冲,动量,向前,越大,越大,越大,即学即用判断下列说法的正误.(1)火箭点火后离开地面加速向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果.()(2)在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行.(),答案,题型探究,一、反冲运动的应用,例1反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动.如果小车(含橡皮塞)的总质量M3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m0.1 kg.(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v2.9 m/s，求小车的反冲速度；,答案,解析,答案0.1 m/s，方向与橡皮塞运动的方向相反,解析小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零，系统总动量为零.以橡皮塞运动的方向为正方向根据动量守恒定律，mv(Mm)v0,负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲速度大小是0.1 m/s.,(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60角，小车的反冲速度又如何(小车一直在水平方向运动)?,答案0.05 m/s，方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反,解析小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒.以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向，有mvcos 60(Mm)v0,负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反，反冲速度大小是0.05 m/s.,答案,解析,针对训练1如图1所示是一门旧式大炮，炮车和炮弹的质量分别是M和m，炮筒与地面的夹角为，炮弹射出出口时相对于地面的速度为v0.不计炮车与地面的摩擦，则炮身向后反冲的速度大小v为_.,解析取炮弹与炮车组成的系统为研究对象，因不计炮车与地面的摩擦，所以水平方向动量守恒.炮弹发射前，系统的总动量为零，炮弹发射后，炮弹的水平分速度为v0cos ，根据动量守恒定律有：mv0cos Mv0,图1,解析,答案,二、火箭原理,火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用.在火箭运动的过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，对于这一类的问题，可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为研究对象，取相互作用的整个过程为研究过程，运用动量守恒的观点解决问题.,例2一火箭喷气发动机每次喷出m200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v1 000 m/s.设火箭质量M300 kg，发动机每秒钟喷气20次.忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响，求：(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？,答案2 m/s,解析选取火箭前进方向为正方向，设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的三次气体为研究对象，,答案,解析,(2)运动第1 s末，火箭的速度多大？,答案,解析,答案13.5 m/s,解析发动机每秒钟喷气20次，以火箭和喷出的20次气体为研究对象，据动量守恒定律得：(M20m)v2020mv0，,针对训练2将静置在地面上、质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内火箭模型以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体.忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是,解析,答案,三、反冲运动的应用“人船模型”,例3如图2甲所示，人在漂浮在水面上的小船上行走，小船同时向着相反的方向运动，其简化运动如图乙.不考虑船受到水的阻力.设人和船的质量分别为m和M，人和船的位移分别为s1，s2，则：,答案见解析,图2,(1)人的速度和船的速度有什么关系？,答案,解析,解析原来静止的“人”和“船”发生相互作用时，所受外力的矢量和为零，则动量守恒.在相互作用的过程中，由mv1Mv20知任一时刻“人”和“船”的速度大小之比等于质量的反比.整个过程中“人”走“船”行，“人”停“船”停.,(2)人和船的位移有什么关系？,答案见解析,答案,解析,解析因为任意时刻mv1Mv2，所以ms1Ms2，即人和船的位移与质量成反比.,“人船模型”的特点和遵循的规律1.满足动量守恒定律：m1v1m2v20，也有m1s1m2s20.2.运动特点：人动船动，人静船静，人快船快，人慢船慢，人左船右；人、船的速度(平均速度或瞬时速度)与它们的质量成反比；人、船位移与它们的质量成反比，3.应用上述关系时要注意一个问题：即公式中v和s都是相对地面而言的.,针对训练3如图3所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求人和船相对地面的位移各为多少？,答案,解析,答案见解析,图3,解析设任一时刻人与船相对地面的速度大小分别为v1、v2，作用前都静止.因整个过程中动量守恒，所以有mv1Mv2,答案,解析,例4质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人，他们共同静止在距地面为h的高空中.现从热气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳能安全滑到地面，则软绳至少有多长？,解析如图所示，设绳长为L，人沿软绳滑至地面的时间为t，由图可知，Ls人s球.设人下滑的平均速度大小为v人，气球上升的平均速度大小为v球，,“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题，解决这类问题应明确：(1)适用条件：系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零；在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向).(2)画草图：解题时要画出各物体的位移关系草图，找出各长度间的关系，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移.,达标检测,1,2,3,4,1.(反冲运动的认识)(多选)下列属于反冲运动的是 A.向后划水，船向前运动B.用枪射击时，子弹向前飞，枪身后退C.用力向后蹬地，人向前运动D.水流过水轮机时，水轮机旋转方向与水流出方向相反,答案,2.(反冲运动的计算)步枪的质量为4.1 kg，子弹的质量为9.6 g，子弹从枪口飞出时的速度为855 m/s，步枪的反冲速度约为 A.2 m/s B.1 m/s C.3 m/s D.4 m/s,答案,1,2,3,4,解析,解析以子弹从枪口飞出时速度的反方向为正方向，,1,2,3,4,3.(火箭的工作原理)运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是 A.燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭B.火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭C.火箭吸入空气，然后向后推出，空气对火箭的反作用力推动火箭D.火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭,答案,解析,解析火箭工作的原理是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管以很大速度喷出，使火箭获得反冲速度向前运动，故选B项.,1,2,3,4,4.(“人船”模型的迁移)如图4所示，质量为m，半径为r的小球，放在内半径为R，质量M3m的大空心球内，大球开始静止在光滑水平面上，求当小球由图中位置无初速度释放沿内壁滚到最低点时，大球移动的距离.,答案,解析,图4,解析由于水平面光滑，系统水平方向上动量守恒，设同一时刻小球的水平速度大小为v1，大球的水平速度大小为v2，,由题意：s1s2Rr,1,2,3,4,
