物理選擇性必修 第一冊6 反沖現象 火箭優(yōu)質課件ppt

這是一份物理選擇性必修 第一冊6 反沖現象 火箭優(yōu)質課件ppt，共27頁。PPT課件主要包含了思考探究，深入理解，典型例題，課堂總結，CONTENTS，導入與思考，學習目標，探究思考，知識小鏈接，中國航天50年等內容，歡迎下載使用。
烏賊和章魚游動時，是先把水吸入體腔，然后用力壓水，通過身體前面的孔將水噴出，使身體很快運動。章魚能夠調整噴水的方向，這樣可以使得身體向任意方向前進。
理解反沖運動的原理，能夠應用動量守恒定律解決反沖運動問題。
了解反沖運動的概念及反沖運動的一些應用。
知道火箭的原理及其應用。
坦克射擊前，炮彈靜止在炮筒中，它們的總動量為0。炮彈射出后以很大的速度向前運動，根據動量守恒定律，跑身必將向后運動。只是由于炮身的質量遠大于炮彈的質量，所以炮身向后的速度很小。炮身的這種后退運動叫做反沖。
定義：當一個物體向某一方向射出(或拋出)它的一部分時，這個物體的剩余部分向相反方向運動的現象。
特點：(1)反沖現象中一般內力遠大于外力，系統(tǒng)動量守恒且系統(tǒng)總動量為零。(2)反沖運動中，由于有其他形式的能轉變?yōu)闄C械能，所以系統(tǒng)的總動能增加。
反沖現象的應用及防止：(1)應用：
反沖現象的應用及防止：(2)防止：
例1.（多選）下列屬于反沖現象的是（　?。〢．乒乓球碰到墻壁后彈回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．章魚向某個方向噴出水，身體向相反的方向運動
【答案】BD【詳解】A．乒乓球碰到墻壁后彈回是因為受到了墻壁的作用力，不是反沖。故A錯誤；B．用槍射擊時，子彈向前飛，槍身后退，子彈與槍身是系統(tǒng)中的兩部分，屬于反沖現象。故B正確；C．用力向后蹬地，人向前運動，是人腳與外部地面的作用，不屬于反沖。故C錯誤；D．章魚向某個方向噴出水，身體向相反的方向運動，章魚向某個方向噴水時，章魚受到沿噴水方向相反的作用力，向噴水的反方向運動，二者相互作用力是系統(tǒng)內力，是反沖現象。故D正確。故選BD。
1?。ǘ噙x）下列屬于反沖運動的是（　?。〢．汽車運動B．直升機運動C．火箭的運動D．反擊式水輪機的運動
【答案】CD【詳解】反沖現象是一個物體或一個整體分裂成兩部分，兩部分朝相反的方向運動的現象。A．汽車是利用燃燒燃料獲得向前的牽引力從而使汽車前進的，不屬于反沖，故A錯誤；B．直升機是利用的空氣的浮力而使飛機上升的，不屬于反沖，B錯誤；C．火箭的運動是利用噴氣的方式而獲得動力，利用了反沖運動，C正確；D．反擊式水輪機是利用了水的反沖作用而獲得動力，屬于反沖運動，D正確。故選CD。
我國早在宋代就發(fā)明了火箭，在箭支上扎個火藥筒，火藥筒的前端是封閉的，火藥點燃后生成的燃氣以很大的速度向后噴出，火箭由于反沖而向前運動。
現代火箭較古代火箭結構復雜得多，現代火箭主要由殼體和燃料組成，殼體是圓筒形的，前端是封閉的尖端，后端有尾噴管，燃料燃燒產生的高溫高壓燃氣從尾噴管迅速噴出，火箭就向前飛去。
質量為 m 的人在遠離任何星體的太空中，與他旁邊的飛船相對靜止。由于沒有力的作用，他與飛船總保持相對靜止的狀態(tài)。這個人手中拿著一個質量為 ?m 的小物體?，F在他以相對于飛船為 u 的速度把小物體拋出。（1）小物體的動量改變量是多少？（2）人的動量改變量是多少？（3）人的速度改變量是多少？
火箭發(fā)射原理跟以上情境大致相同，火箭噴出的燃氣的速度越大，噴出的質量與火箭本身質量之比越大，火箭獲得的速度就越大。
50年前我國成功發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星，只有“微小”的0.178噸50年后，一代代中國運載火箭載著北斗、風云、高分、鵲橋、尖兵實踐、長空、烽火、海洋、神通探測、前哨、資源、鑫諾、天鏈中星、天拓、天繪、珞珈、云海載著神舟、天舟、嫦娥、天宮一次次擺脫地心引力奔向星辰大海
中國“長征”系列運載火箭部分型號
例2某學習小組在探究反沖運動時，將質量為的一個小液化氣瓶固定在質量為的小玩具船上，利用液化氣瓶向外噴射氣體作為船的動力．現在整個裝置靜止放在平靜的水面上，已知打開瓶后向外噴射氣體的對地速度為，如果在的時間內向后噴射的氣體的質量為，忽略水的阻力，則噴射出質量為的氣體后，小船的速度是多少？
【答案】【詳解】由動量守恒定律得： ，得：
2　2021年10月16日0時23分，搭載神舟十三號載人飛船的長征二號F遙十三運載火箭，在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，順利將翟志剛、王亞平、葉光富3名航天員送入太空。按照計劃部署，神舟十三號航天員乘組將在軌駐留六個月。假設將發(fā)射火箭看成如下模型：靜止的實驗火箭，發(fā)射前總質量（含燃料）為M=2200g，取豎直向下為正方向，火箭所受重力和空氣阻力可忽略不計。當它以v0=880m/s的對地速度豎直向下噴出質量為Δm=200g的高溫氣體后，火箭的對地速度為（　　）A．-80m/sB．80m/sC．-88m/sD．88m/s
【答案】C【詳解】噴出氣體過程中重力和空氣阻力可忽略不計，系統(tǒng)內力遠大于外力，系統(tǒng)動量守恒，以豎直向下為正方向，由動量守恒定律得 ，代入數據解得火箭的速度 ，負號表示方向豎直向上，故C正確，ABD錯誤。故選C。
“人船模型”問題
兩個原來靜止的物體發(fā)生相互作用時，若所受外力的矢量和為零，則動量守恒。在相互作用的過程中，任一時刻兩物體的速度大小之比/位移大小之比等于質量的反比。這樣的問題歸為“人船模型”問題。
（1）系統(tǒng)由兩個物體組成且相作用前靜止，總動量為零；
（2）在相對運動的過程中至少有一個方向動量守恒。
2、公式：mv1=Mv2 ms1=Ms2
（1）公式中的位移是相對同一參考系（地面）的位移；
（2）不論物體做的是勻速運動還是變速運動，結論都是相同的。
例3.長為L、質量為M的小船停在靜水中，一個質量為m的人立在船頭，若不計水的黏滯阻力，當人從船頭走到船尾的過程中，人和船對地面的位移各是多少？
【答案】【詳解】選人和船組成的系統(tǒng)為研究對象，因系統(tǒng)在水平方向不受力，所以動量守恒，人未走時系統(tǒng)的總動量為零；當人起步加速前進時，船同時加速后退；當人勻速前進時，船勻速后退；當人減速前進時，船減速后退；當人速度為零時，船速度也為零．設某時刻人對地的速率為v1，船對地的速率為v2，根據動量守恒得：mv1－Mv2=0，因為在人從船頭走到船尾的整個過程中時刻滿足動量守恒，對上式兩邊同乘以Δt，得：mx1－Mx2=0，上式為人對地的位移和船對地的位移關系，由圖還可看出：x1＋x2=L，聯立各式得： ， 。答：人和船對地面的位移各是 ； 。
1.解題前畫出人、船位移草圖2.運動分析情況：人走、船行；人停船停；人加速船加速；人減速船減速。3.利用原理：動量守恒定律4.人船速度關系：0=mv1-Mv2. （m--人的質量；M--船的質量，v1--人的速度，v2--人的速度） 則v1/v2=M/m,任意時刻速度與質量成反比。5.人船位移關系：mx1-Mx2=0, 則x1/x2=M/m。（x1--人的位移，x2--船的位移）x1+x2=L 則：x1=ML/(m+M), x2=mL/(M+m) （L--船的長度）
3　如圖所示，載人氣球原來靜止在空中，與地面距離為h，已知人的質量為m，氣球的質量（不含人的質量）為M。若人要沿輕繩梯返回地面，則繩梯的長度至少為（　?。〢．h B． C． D．
【答案】D【詳解】設人沿繩梯滑至地面，繩梯長度至少為L。以人和氣球的系統(tǒng)為研究對象，豎直方向動量守恒，規(guī)定豎直向下為正方向 ，人相對于地面下降的高度為h，速度大小為 ，人沿繩梯滑至地面時，氣球上升的高度為L-h，速度大小 ,根據以上式子可得 ，故選D。
1.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．燃料燃燒推動空氣，空氣的反作用力推動火箭B．火箭發(fā)動機將燃料燃燒產生的氣體向后推出，氣體的反作用力推動火箭C．火箭吸入空氣，然后向后推出，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
【答案】B【詳解】由于反沖運動的作用，火箭燃料燃燒產生的氣體給火箭一個反作用力使火箭加速運動，這個反作用力并不是空氣給的。故選B。
2.2021年5月15日，天問一號著陸巡視器成功著陸于火星，中國首次火星探測任務著陸火星取得圓滿成功。攜帶火星車的著陸器與環(huán)繞器分離后，最后階段利用反推火箭在火星表面實現軟著陸，設著陸器總質量為，極短時間內瞬間噴射的燃氣質量是，為使著陸器經一次瞬間噴射燃氣后，其下落的速率從減為，需要瞬間噴出的燃氣速率約為（　　）A． B． C． D．
【答案】C【詳解】設瞬間向下噴出的燃氣速度大小為，由于作用時間極短，噴射過程可認為系統(tǒng)動量守恒，則有 ,解得 ,C正確，ABD錯誤。故選C。
3.某人站在靜止于水面的船上，從某時刻開始，人從船頭走向船尾，水的阻力不計，下列說法不正確的是（　?。〢．人勻速運動，船則勻速后退，兩者的速度大小與它們的質量成反比B．人走到船尾不再走動，船也停止不動C．不管人如何走動，人在行走的任意時刻人和船的速度方向總是相反，大小與它們的質量成反比D．船的運動情況與人行走的情況無關
【答案】D【詳解】A．人從船頭走向船尾的過程中，人和船組成的系統(tǒng)動量守恒。設人的質量為m，速度為v。船的質量為M，速度為v' 。以人行走的速度方向為正方向，由動量守恒定律得0=mv+Mv',解得 ,可知，人勻速行走，v不變，則v'不變，船勻速后退，且兩者速度大小與它們的質量成反比。故A正確，與題意不符；B．人走到船尾不再走動，設整體速度為v"，由動量守恒定律得0 = (m+ M)v",得v"=0,即船停止不動。故B正確，與題意不符；C．系統(tǒng)初始總動量為0，根據動量守恒定律得0=mv+Mv',解得 ,則不管人如何走動，人在行走的任意時刻人和船的速度方向總是相反，大小與它們的質量成反比。故C正確，與題意不符；D．由上分析知，船的運動情況與人行走的情況有關，人動船動，人停船停。故D錯誤，與題意相符。故選D。
4.一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m＝200 g的氣體，氣體離開發(fā)動機噴出時的速度v＝1 000 m/s．設火箭質量M＝300 kg，發(fā)動機每秒鐘噴氣20次．（1）當第三次噴出氣體后，火箭的速度多大？（2）運動第1 s末，火箭的速度多大？
【答案】（1）2 m/s （2）13．5 m/s【詳解】（1）選取整體為研究對象，運用動量守恒定律求解．設噴出三次氣體后火箭的速度為v3，以火箭和噴出的三次氣體為研究對象，據動量守恒定律得：（M－3m）v3－3mv＝0，v3＝ ＝2 m/s（2）發(fā)動機每秒鐘噴氣20次，以火箭和噴出的20次氣體為研究對象，根據動量守恒定律得：（M－20m）v20－20mv＝0，v20＝＝13．5 m/s．
1．定義：靜止或運動的物體分離出一部分物體 ，使另一部分向相反方向運動的現象叫反沖運動。
2．反沖運動中一般遵循動量守恒定律
3．應用：反擊式水輪機、噴氣式飛機 、火箭等
4.防止：射擊時，用肩頂住槍身
1．飛行的原理---利用反沖運動
2．決定火箭最終飛行速度的因素