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1、課時2反沖運動,第1章 1.3動量守恒定律的案例分析,學(xué)習(xí)目標 1.進一步理解動量守恒定律的含義，熟練掌握應(yīng)用動量守恒定律解決問題的方法和步驟. 2.理解反沖運動的原理，會用動量守恒定律分析解決反沖運動問題. 3.了解火箭的工作原理.,內(nèi)容索引,,知識探究 新知探究 點點落實,題型探究 重點難點 各個擊破,達標檢測 當堂檢測 鞏固反饋,知識探究,一、反沖運動,導(dǎo)學(xué)探究在生活中常見到這樣的情形：吹飽的氣球松手后噴出氣體，同時向相反方向飛去；點燃藥捻的“鉆天猴”會向后噴出亮麗的火焰，同時“嗖”的一聲飛向天空；烏賊向后噴出水后，它的身體卻能向前運動，結(jié)合這些事例，體會反沖運動的概念，并思考以下問題：
2、 (1)反沖運動的物體受力有什么特點？,答案物體的不同部分受相反的作用力，在內(nèi)力作用下向相反方向運動.,答案,(2)反沖運動過程中系統(tǒng)的動量、機械能有什么變化？,答案反沖運動中，相互作用的內(nèi)力一般情況下遠大于外力，可認為動量守恒；反沖運動中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，所以系統(tǒng)的機械能增加.,答案,知識梳理反沖運動 1.定義：物體系統(tǒng)的一部分向某方向運動，而其余部分向 運動的現(xiàn)象叫做反沖. 2.反沖運動的特點：是物體間作用力與 力產(chǎn)生的效果. 3.反沖運動的條件 (1)系統(tǒng) 或 . (2)內(nèi)力遠大于 . (3)某一方向上不受外力或所受合外力為零.,相反方
3、向,反作用,不受外力,所受合外力為零,外力,4.反沖運動遵循的規(guī)律： . 5.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，一邊噴水一邊 . (2)防止：用槍射擊時，由于槍身的 會影響射擊的準確性，所以用槍射擊時要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響.,動量守恒定律,旋轉(zhuǎn),反沖,即學(xué)即用判斷下列說法的正誤. (1)反沖運動可以用動量守恒定律來處理.( ) (2)一切反沖現(xiàn)象都是有益的.( ) (3)章魚、烏賊的運動利用了反沖的原理.( ) (4)反沖運動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. () (5)只有系統(tǒng)合外力為零的反沖運動
4、才能用動量守恒定律來分析.( ),,,,答案,,,導(dǎo)學(xué)探究1.火箭飛行的工作原理是什么？,二、火箭,答案,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.,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，火箭燃氣的噴射速度為v，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)力遠大于外力，所以可認為動量守恒. 取火箭的速度方向為正方向，發(fā)射前火箭的總動量為0，發(fā)射后的總動量為mv(Mm)v 則由動量守恒定律得0mv(Mm)v,知識梳理火箭 1.工作原理：利用____運動，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃氣從____ 噴管迅速噴出，使火箭獲得巨大的向前的速度. 2.影響火
5、箭獲得速度大小的兩個因素： (1)噴氣速度：現(xiàn)代火箭的噴氣速度為2 0004 000 m/s. (2)質(zhì)量比：火箭起飛時的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(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,運載,即學(xué)即用 判斷下列說法的正誤. (1)火箭點火后離開地面加速向上運動，是地面對火箭的反作用力作用的結(jié)果.() (2)在沒有空氣的宇宙空間，火箭仍可加速前行.(),,答案,,導(dǎo)學(xué)探究如圖1甲所示，人在漂浮于水面上的小船上行走，小船同時向相反的方向運動，其簡化運
6、動如圖乙所示.(不考慮船受到水的阻力),三、“人船模型”探究,圖1,(1)人的速度和船的速度有什么關(guān)系？,答案,答案原來靜止的“人”和“船”發(fā)生相互作用時，所受外力的矢量和為零，則動量守恒. 在相互作用的過程中，由mv1Mv20知任一時刻“人”和“船”的速度大小之比等于質(zhì)量的反比. 整個過程中“人”走“船”行，“人”?！按蓖?,答案,(2)人和船的位移有什么關(guān)系？,答案因為任意時刻mv1Mv2， 所以ms1Ms2，即人和船的位移與質(zhì)量成反比.,知識梳理“人船模型”的特點和遵循的規(guī)律 1.滿足動量守恒定律：m1v1m2v20，也有m1s1m2s20. 2.運動特點：人動船 ，人靜船 ，人快
7、船 ，人慢船 ，人左船 ；人、船的速度(平均速度或瞬時速度)與它們的質(zhì)量成 ；人、船位移與它們的質(zhì)量成 ，即 . 3.應(yīng)用上述關(guān)系時要注意一個問題：公式中v和s一般都是相對 而言的.,動,靜,快,慢,右,反比,反比,地面,即學(xué)即用分析下面的情景，判斷下列說法的正誤. 一人從停泊在碼頭邊的船上往岸上跳，若該船的纜繩并沒拴在碼頭上，則： (1)船質(zhì)量越小，人越難跳上岸.() (2)船質(zhì)量越大，人越難跳上岸.() (3)人跳躍相對船的速度等于相對地的速度.(),,,答案,,題型探究,一、反沖運動的應(yīng)用,1.反沖運動問題一般應(yīng)用系統(tǒng)動量守恒定律列式計算. 列方程時要注意初、末狀
8、態(tài)動量的方向，反沖物體速度的方向與原物體的運動方向是相反的. 2.動量守恒定律表達式中的速度均為相對地面的速度，對“相對”速度，則要根據(jù)矢量關(guān)系轉(zhuǎn)化為相對地面的速度.,例1反沖小車靜止放在水平光滑的玻璃上，點燃酒精，水蒸氣將橡皮塞水平噴出，小車沿相反方向運動.如果小車運動前的總質(zhì)量為M3 kg，水平噴出的橡皮塞的質(zhì)量為m0.1 kg. (1)若橡皮塞噴出時獲得的水平速度v2.9 m/s，求小車的反沖速度；,答案0.1 m/s，方向與橡皮塞運動的方向相反,答案,解析,解析小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)總動量為零. 以橡皮塞運動的方向為正方向 根據(jù)動量守恒定律得，mv(Mm)v0,負號
9、表示小車運動方向與橡皮塞運動的方向相反，反沖速度大小是0.1 m/s.,(2)若橡皮塞噴出時速度大小不變，方向與水平方向成60夾角，小車的反沖速度又如何(小車一直在水平方向運動)?,答案0.05 m/s，方向與橡皮塞運動的水平分運動方向相反,答案,解析,解析小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒. 以橡皮塞運動的水平分運動方向為正方向，有mvcos 60(Mm)v0,負號表示小車運動方向與橡皮塞運動的水平分運動方向相反，反沖速度大小是0.05 m/s.,解析在最高點水平方向動量守恒，以水平向東為正方向，由動量守恒定律可知，3mv02mvmv，可得另一塊的速度為v3v02v，故C正確.,針對訓(xùn)練
10、1“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志，是喜慶心情的流露.有一個質(zhì)量為3m的爆竹斜向上拋出，到達最高點時速度大小為v0、方向水平向東，在最高點爆炸成質(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.2v03v C.3v02v D.2v0v,,答案,解析,1.火箭噴氣屬于反沖類問題，是動量守恒定律的重要應(yīng)用. 2.分析火箭類問題應(yīng)注意的三個問題 (1)火箭在運動過程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，故在應(yīng)用動量守恒定律時，必須取在同一相互作用時間內(nèi)的火箭和噴出的氣體為研究對象.注意反沖前、后各物體質(zhì)量的變化. (
11、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)換成對地的速度. (3)列方程時要注意初、末狀態(tài)動量的方向.,二、火箭的工作原理分析,例2一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m200 g的氣體，氣體離開發(fā)動機噴出時的速度v1 000 m/s.設(shè)火箭質(zhì)量M300 kg，發(fā)動機每秒鐘噴氣20次. (1)當?shù)谌螄姵鰵怏w后，火箭的速度多大？,答案,解析,答案2 m/s,解析規(guī)定與v相反的方向為正方向 設(shè)三次噴出氣體后，火箭的速度為v3， 以火箭和三次噴出的氣體為研究對象， 據(jù)動量守恒定律得：(M3m)v33mv0，,(2)運動第1 s末，火箭的速度多大？
12、,答案,解析,答案13.5 m/s,解析發(fā)動機每秒鐘噴氣20次，以火箭和20次噴出的氣體為研究對象， 根據(jù)動量守恒定律得：(M20m)v2020mv0，,針對訓(xùn)練2將質(zhì)量為1.00 kg的模型火箭點火升空，50 g燃燒的燃氣以大小為600 m/s的速度從火箭噴口在很短時間內(nèi)噴出.在燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為(噴出過程中重力和空氣阻力可忽略) A.30 kgm/s B.5.7102 kgm/s C.6.0102 kgm/s D.6.3102 kgm/s,答案,,噴氣式飛機和火箭的飛行都屬于反沖現(xiàn)象.燃料和氧化劑在燃燒室內(nèi)混合后點火燃燒，產(chǎn)生的高溫高壓燃氣從尾噴管迅速向下噴出.由于反沖，火
13、箭就向空中飛去.,“人船模型”是利用平均動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)由兩個物體組成且相互作用前靜止，系統(tǒng)總動量為零； 在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對運動的過程中至少有一個方向的動量守恒(如水平方向或豎直方向). (2)畫草圖：解題時要畫出各物體的位移關(guān)系草圖，找出各長度間的關(guān)系，注意兩物體的位移是相對同一參考系的位移.,三、反沖運動的應(yīng)用“人船模型”,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，船長為l3 m，則船在水中移動的距離是多少？水的阻力不計.,答案,解析,答案1 m,解析人在船上走時，由于人、船組成的系
14、統(tǒng)所受合力為零，總動量守恒，因此系統(tǒng)的平均動量也守恒，如圖所示. 設(shè)人從船頭到船尾的時間為t，在這段時間里船后退的距離為x，人相對地面運動的距離為lx，選船后退方向為正方向，,針對訓(xùn)練3質(zhì)量為M的熱氣球吊筐中有一質(zhì)量為m的人，它們共同靜止在距地面為h的高空中.現(xiàn)從熱氣球上放下一根質(zhì)量不計的軟繩，為使此人沿軟繩能安全滑到地面，則軟繩至少有多長？,答案,解析,解析如圖所示，設(shè)繩長為L，人沿軟繩滑至地面的時間為t，由圖可知，Lx人x球. 設(shè)人下滑的平均速度大小為v人，氣球上升的平均速度大小為v球，以向上為正方向， 由動量守恒定律得：0Mv球mv人，,又有x人x球L，x人h，,達標檢測,1.(反沖運動
15、的認識)(多選)下列屬于反沖運動的是 A.向后劃水，船向前運動 B.用槍射擊時，子彈向前飛，槍身后退 C.用力向后蹬地，人向前運動 D.水流過水輪機時，水輪機旋轉(zhuǎn)方向與水流出方向相反,,1,2,3,4,答案,,2.(反沖運動的計算)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,,1,2,3,4,答案,解析,解析以子彈從槍口飛出時速度的反方向為正方向，由動量守恒定律：Mv1mv20，,3.(火箭的工作原理)運送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后，火箭做加速運動的原因是 A.燃料推動空氣，空氣反作用力推動火箭 B.火箭發(fā)動機用力將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出，氣體的反作用力推 動火箭 C.火箭吸入空氣，然后向后排出，空氣對火箭的反作用力推動火箭 D.火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動火箭,1,2,3,4,答案,,4.(人船模型的遷移)質(zhì)量為m、半徑為R的小球，放在半徑為2R、質(zhì)量為2m的大空心球內(nèi)，大球開始靜止在光滑水平面上.當小球從如圖2所示的位置無初速度沿內(nèi)壁滾到最低點時，大球移動的距離是,1,2,3,4,圖2,,解析由水平方向平均動量守恒有：mx小球2mx大球，又x小球x大球R，,答案,解析,
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