2018-2019版高中物理 第1章 碰撞與動量守恒 1.3 課時(shí)2 反沖運(yùn)動課件 滬科版選修3-5.ppt

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1、課時(shí)2反沖運(yùn)動,第1章 1.3動量守恒定律的案例分析,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.進(jìn)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(yùn)動的原理，會用動量守恒定律分析解決反沖運(yùn)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(diǎn)點(diǎn)落實(shí),題型探究 重點(diǎn)難點(diǎn) 各個(gè)擊破,達(dá)標(biāo)檢測 當(dāng)堂檢測 鞏固反饋,知識探究,一、反沖運(yùn)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(shí)向相反方向飛去；點(diǎn)燃藥捻的“鉆天猴”會向后噴出亮麗的火焰，同時(shí)“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(yùn)動，結(jié)合這些事例，體會反沖運(yùn)動的概念，并思考以下問題：

2、 (1)反沖運(yùn)動的物體受力有什么特點(diǎn)？,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(yùn)動.,答案,(2)反沖運(yùn)動過程中系統(tǒng)的動量、機(jī)械能有什么變化？,答案反沖運(yùn)動中，相互作用的內(nèi)力一般情況下遠(yuǎn)大于外力，可認(rèn)為動量守恒；反沖運(yùn)動中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，所以系統(tǒng)的機(jī)械能增加.,答案,知識梳理反沖運(yùn)動 1.定義：物體系統(tǒng)的一部分向某方向運(yùn)動，而其余部分向 運(yùn)動的現(xiàn)象叫做反沖. 2.反沖運(yùn)動的特點(diǎn)：是物體間作用力與 力產(chǎn)生的效果. 3.反沖運(yùn)動的條件 (1)系統(tǒng) 或 . (2)內(nèi)力遠(yuǎn)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(yùn)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(shí)，一邊噴水一邊 . (2)防止：用槍射擊時(shí)，由于槍身的 會影響射擊的準(zhǔn)確性，所以用槍射擊時(shí)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(yùn)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(yùn)動利用了反沖的原理.( ) (4)反沖運(yùn)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(yùn)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?xì)獾膰娚渌俣葹関，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(yuǎn)大于外力，所以可認(rèn)為動量守恒. 取火箭的速度方向?yàn)檎较?，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(yùn)動，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓燃?xì)鈴腳___ 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(gè)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(shí)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(yùn)載,即學(xué)即用 判斷下列說法的正誤. (1)火箭點(diǎn)火后離開地面加速向上運(yùn)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(shí)向相反的方向運(yùn)動，其簡化運(yùn)

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(shí)，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(shí)刻“人”和“船”的速度大小之比等于質(zhì)量的反比. 整個(gè)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?yàn)槿我鈺r(shí)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(diǎn)和遵循的規(guī)律 1.滿足動量守恒定律：m1v1m2v20，也有m1s1m2s20. 2.運(yùn)動特點(diǎn)：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(shí)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(shí)要注意一個(gè)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(yùn)動的應(yīng)用,1.反沖運(yùn)動問題一般應(yīng)用系統(tǒng)動量守恒定律列式計(jì)算. 列方程時(shí)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(yùn)動方向是相反的. 2.動量守恒定律表達(dá)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(diǎn)燃酒精，水蒸氣將橡皮塞水平噴出，小車沿相反方向運(yùn)動.如果小車運(yùn)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(shí)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(yùn)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(yùn)動的方向?yàn)檎较?根據(jù)動量守恒定律得，mv(Mm)v0,負(fù)號

9、表示小車運(yùn)動方向與橡皮塞運(yùn)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(shí)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(yùn)動)?,答案0.05 m/s，方向與橡皮塞運(yùn)動的水平分運(yùn)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(yùn)動的水平分運(yùn)動方向?yàn)檎较?，有mvcos 60(Mm)v0,負(fù)號表示小車運(yùn)動方向與橡皮塞運(yùn)動的水平分運(yùn)動方向相反，反沖速度大小是0.05 m/s.,解析在最高點(diǎn)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(biāo)志，是喜慶心情的流露.有一個(gè)質(zhì)量為3m的爆竹斜向上拋出，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)速度大小為v0、方向水平向東，在最高點(diǎn)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(gè)問題 (1)火箭在運(yùn)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(shí)，必須取在同一相互作用時(shí)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(shí)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(jī)每次噴出m200 g的氣體，氣體離開發(fā)動機(jī)噴出時(shí)的速度v1 000 m/s.設(shè)火箭質(zhì)量M300 kg，發(fā)動機(jī)每秒鐘噴氣20次. (1)當(dāng)?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?yàn)檎较?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(yùn)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(jī)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(diǎn)火升空，50 g燃燒的燃?xì)庖源笮?00 m/s的速度從火箭噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出.在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，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(jī)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(diǎn)火燃燒，產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆傧蛳聡姵?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(gè)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(yùn)動的過程中至少有一個(gè)方向的動量守恒(如水平方向或豎直方向). (2)畫草圖：解題時(shí)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(yùn)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(jì).,答案,解析,答案1 m,解析人在船上走時(shí)，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(shí)間為t，在這段時(shí)間里船后退的距離為x，人相對地面運(yùn)動的距離為lx，選船后退方向?yàn)檎较颍?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(jì)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(shí)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(dá)標(biāo)檢測,1.(反沖運(yùn)動

15、的認(rèn)識)(多選)下列屬于反沖運(yùn)動的是 A.向后劃水，船向前運(yùn)動 B.用槍射擊時(shí)，子彈向前飛，槍身后退 C.用力向后蹬地，人向前運(yùn)動 D.水流過水輪機(jī)時(shí)，水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)方向與水流出方向相反,,1,2,3,4,答案,,2.(反沖運(yùn)動的計(jì)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(shí)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(shí)速度的反方向?yàn)檎较颍蓜恿渴睾愣桑篗v1mv20，,3.(火箭的工作原理)運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后，火箭做加速運(yùn)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(jī)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(dāng)小球從如圖2所示的位置無初速度沿內(nèi)壁滾到最低點(diǎn)時(shí)，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,