教科版 (2019)選擇性必修 第一冊第一章 動量與動量守恒定律6 反沖教課課件ppt

這是一份教科版 (2019)選擇性必修 第一冊第一章 動量與動量守恒定律6 反沖教課課件ppt，共38頁。PPT課件主要包含了目錄索引等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.理解反沖運動的概念。(物理觀念)2.知道反沖運動的原理,會用動量守恒定律解決反沖運動問題。(科學(xué)思維)3.了解火箭的工作原理及決定火箭最終速度大小的因素。(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)
基礎(chǔ)落實·必備知識全過關(guān)
重難探究·能力素養(yǎng)全提升
學(xué)以致用·隨堂檢測全達標
一、反沖現(xiàn)象1.定義如果一個靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩部分,一部分向某個方向運動,另一部分必然向　　　的方向運動,這個現(xiàn)象叫作反沖。?2.特點(1)相互作用力常為變力,且作用力大,一般都滿足內(nèi)力　　　　　　外力。(2)反沖運動中,通常可以用　　　　　　　　　來處理?！　》礇_過程中,系統(tǒng)機械能一般會增加?3.反沖現(xiàn)象的應(yīng)用火箭、灌溉噴水器、反擊式水輪機等都是利用　　　來工作的。?
二、火箭的發(fā)射1.原理火箭的發(fā)射利用了　　　。火箭燃料艙內(nèi)的燃料被點燃后,產(chǎn)生急劇膨脹的燃氣,艙壁對這部分燃氣的作用力使氣體從火箭尾部高速噴出,燃氣對火箭的反作用力把火箭推向前方。　　　　 噴出速度一般以噴前火箭為參考系2.影響火箭獲得速度大小的因素一是　　　　　　　　　　　;二是質(zhì)量比(火箭開始飛行時的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(zhì)量之比)。?
情境鏈接假如在月球上建一飛機場,應(yīng)配置噴氣式飛機還是螺旋槳飛機呢?
提示 應(yīng)配置噴氣式飛機。噴氣式飛機利用反沖運動原理,可以在真空中飛行,而螺旋槳飛機是靠轉(zhuǎn)動的螺旋槳與空氣的相互作用力飛行的,不能在真空中飛行。
教材拓展閱讀教材P31“發(fā)展空間”,回答現(xiàn)代火箭的構(gòu)造主要有哪兩部分組成,并簡述火箭飛行的原理。
提示 現(xiàn)代火箭主要由殼體和燃料兩大部分組成。殼體是圓筒形的,前端是封閉的尖端,后端是尾噴管,燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣從尾噴管迅速噴出,火箭就向前飛去。
易錯辨析(1)做反沖運動的兩部分的動量一定大小相等,方向相反。(　　)(2)一切反沖現(xiàn)象都是有益的。(　　)(3)章魚、烏賊的逃跑運動利用了反沖的原理。(　　)
探究點一　反沖運動及應(yīng)用
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;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:反沖運動過程中系統(tǒng)的動量、機械能有什么變化?
提示 反沖運動中,相互作用的內(nèi)力一般情況下遠大于外力,所以系統(tǒng)的動量守恒;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。
知識歸納1.反沖運動的三個特點(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運動。(2)反沖運動中,相互作用的內(nèi)力一般情況下遠大于外力,所以可以用動量守恒定律來處理。(3)反沖運動中,由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機械能,所以系統(tǒng)的總動能增加。
2.討論反沖運動應(yīng)注意的兩個問題(1)速度的方向:對于原來靜止的整體,拋出部分與剩余部分的運動方向必然相反。在列動量守恒方程時,可任意規(guī)定某一部分的運動方向為正方向,則另一部分的運動方向應(yīng)為負方向。(2)變質(zhì)量問題:如在火箭的運動過程中,隨著燃料的消耗,火箭本身的質(zhì)量不斷減小,此時必須取火箭本身和在相互作用的短時間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對象,取相互作用的這個過程為研究過程進行研究。
3.反沖問題的三點注意(1)內(nèi)力的存在不會影響系統(tǒng)的動量守恒。(2)內(nèi)力做的功往往會改變系統(tǒng)的總動能。(3)要明確反沖運動對應(yīng)的過程,弄清初、末狀態(tài)的速度大小和方向的對應(yīng)關(guān)系。
應(yīng)用體驗【例1】 反沖小車靜止放在水平光滑玻璃上,點燃酒精,蒸汽將橡皮塞水平噴出,小車沿相反方向運動。如果小車運動前的總質(zhì)量M=3 kg,水平噴出的橡皮塞的質(zhì)量m=0.1 kg,橡皮塞噴出時獲得的水平速度v=2.9 m/s。(1)求小車的反沖速度。(2)若橡皮塞噴出時速度大小不變,方向與水平方向成60°,小車的反沖速度又如何(小車一直在水平方向運動)?
答案 (1)0.1 m/s,方向與橡皮塞運動的方向相反(2)0.05 m/s,方向與橡皮塞運動的水平分運動的方向相反
對點演練1火箭軍某部發(fā)射4枚中程彈道導(dǎo)彈,準確擊中預(yù)定目標。發(fā)射導(dǎo)彈過程可以簡化為將靜止的質(zhì)量為M(含燃料)的導(dǎo)彈點火升空,在極短時間內(nèi)以相對地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體,忽略噴氣過程中重力和空氣阻力的影響,則噴氣結(jié)束時導(dǎo)彈獲得的速度大小是(　　)
探究點二　“人船模型”
導(dǎo)學(xué)探究如圖所示,氣球和軟梯的總質(zhì)量為m,猴子(可視為質(zhì)點)的質(zhì)量為10m,靜止在離地面高度為h的空中。不計空氣阻力,為使猴子沿軟梯安全滑至地面,軟梯長度至少應(yīng)為多少?
提示 猴子、軟梯和氣球構(gòu)成一個“人船模型”。設(shè)下降的過程中氣球上升的高度為H,速度為v1,由題意可知可視為質(zhì)點的猴子下落高度為h,速度為v2,猴子、軟梯和氣球組成的系統(tǒng)所受合外力為零,以豎直向上為正方向,由動量守恒定律得mv1-10mv2=0,由運動學(xué)公式h=v2t,H=v1t,解得H=10h,所以軟梯長度至少為L=h+H=11h。
知識歸納“人船模型”是動量守恒問題中典型的物理模型,其常見情境如下:
應(yīng)用體驗【例2】 如圖所示,質(zhì)量為60 kg的人站在質(zhì)量為300 kg的車的一端,車長為3 m,開始時人車相對于水平地面靜止,車與地面間的摩擦忽略不計。在人由車的一端走到另一端的過程中,下列說法正確的是(　　)A.人和車組成的系統(tǒng)機械能守恒B.由于人與車之間有摩擦力,故系統(tǒng)動量不守恒C.人的速率最大時,車的速率最小D.人的位移大小為2.5 m
解析 人由車的一端走到另一端的過程中,人和車之間的重力勢能保持不變,而動能發(fā)生變化,則機械能不守恒,故A錯誤;人與車間的摩擦力屬于系統(tǒng)內(nèi)力,人與車組成的系統(tǒng)所受合外力為零,則人與車組成的系統(tǒng)動量守恒,故B錯誤;人與車組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒,以向右為正方向,由動量守恒定律得m人v人-m車v車=0,得v人=5v車,則人的速率最大時,車的速率也最大,故C錯誤;設(shè)人的運動位移大小為x,則車的位移大小為L-x,則有
方法技巧　“人船模型”的三個規(guī)律(1)人走船走,人停船停。
對點演練2如圖所示,一個質(zhì)量為m的半圓槽形物體P放在光滑水平面上,半圓槽半徑為R,一小球Q質(zhì)量為3m,從半圓槽的最左端與圓心等高位置無初速度釋放,然后滑上半圓槽右端,接觸面均光滑。Q從釋放到滑至半圓槽右端最高點的過程中,下列說法正確的是(　　)A.P、Q組成的系統(tǒng)滿足動量守恒
解析 對P、Q組成的系統(tǒng)進行分析,由于Q在豎直方向上存在加速與減速過程,則系統(tǒng)所受外力的合力不為0,系統(tǒng)僅在水平方向所受外力的合力為0,即系統(tǒng)動量不守恒,系統(tǒng)在水平方向上動量守恒,A錯誤。根據(jù)水平方向動量守恒的位移表達式有mxP-3mxQ=0,P、Q的相對位移xP+xQ=2R,解得
探究點三　火箭原理應(yīng)用
導(dǎo)學(xué)探究如圖是多級運載火箭的示意圖,發(fā)射時,先點燃第一級火箭,燃料用完后,空殼自動脫落,然后下一級火箭開始工作?；鸺c火后能加速上升的動力是什么力?
提示 燃燒產(chǎn)生的氣體高速向下噴出,氣體產(chǎn)生的反作用力推動火箭加速上升。
知識歸納1.火箭的速度設(shè)火箭在Δt時間內(nèi)噴射燃氣的質(zhì)量為Δm,速度為v0,噴出燃氣后火箭的質(zhì)量為m,獲得的速度為v,以噴出燃氣的速度方向為正方向,由動量守恒定律有0=mv+Δmv0,得v=- v0。2.決定因素火箭獲得的速度取決于燃氣噴出的速度v0及燃氣質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比 兩個因素。3.多級火箭由于受重力的影響,一級火箭達不到發(fā)射人造地球衛(wèi)星所需要的速度,發(fā)射衛(wèi)星時采用的火箭為多級。
特別提示　火箭發(fā)射問題的分析思路(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。(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。
應(yīng)用體驗【例3】 搭載“神舟十五號”載人飛船的長征二號F遙十五運載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點火發(fā)射,成功將“神舟十五號”載人飛船送入預(yù)定軌道。如果長征二號F遙十五運載火箭(包括載人飛船、航天員和燃料)的總質(zhì)量為M,豎直向上由靜止開始加速,每次向下噴出質(zhì)量為m的燃氣,燃氣被噴出時相對地面的速度大小均為v,忽略重力的影響,則第5次噴出燃氣的瞬間,運載火箭的速度大小為(　　)
解析 第5次噴出燃氣的瞬間運載火箭的速度為v1,此時運載火箭的質(zhì)量為M-5m,忽略重力影響,運載火箭噴氣過程系統(tǒng)動量守恒,有(M-5m)v1=5mv,解得v1= ,故選A。
對點演練3如圖所示,某中學(xué)航天興趣小組的同學(xué)將靜置在地面上的質(zhì)量為M的自制“水火箭”(含水)釋放升空,在極短的時間內(nèi),質(zhì)量為m的水以相對地面為v0的速度豎直向下噴出。已知重力加速度為g,空氣阻力不計,下列說法正確的是(　　)A.火箭的推力來源于火箭外的空氣對它的反作用力B.水噴出的過程中,火箭和水的機械能守恒
解析 火箭的推力來源于向下噴出的水對它的反作用力,故A錯誤;水噴出的過程中,瓶內(nèi)氣體做功,火箭和水的機械能不守恒,故B錯誤;在水噴出后的瞬間,火箭獲得的速度最大,以豎直向上為正方向,由動量守恒定律有
1.(反沖運動、火箭原理應(yīng)用)(多選)在地處西北戈壁荒灘的酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心,“長征”系列火箭第109次發(fā)射將“神舟七號”載人飛船發(fā)射到太空。關(guān)于飛船與火箭起飛的情形,下列說法正確的是(　　)A.火箭尾部向下噴氣,噴出的氣體反過來對火箭產(chǎn)生一個反作用力,從而讓火箭獲得了向上的推力B.火箭尾部噴出氣體對空氣產(chǎn)生一個作用力,空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動力C.火箭飛出大氣層后,由于沒有空氣,火箭雖然向下噴氣,但也無法獲得前進的動力D.飛船進入運行軌道之后,與地球之間仍然存在一對作用力與反作用力
解析 火箭升空時,其尾部向下噴氣,火箭與被噴出的氣體是一對相互作用的物體,火箭向下噴氣時,噴出的氣體同時對火箭產(chǎn)生向上的反作用力,即為火箭上升的推力,此動力并不是由周圍的空氣對火箭的反作用力提供的,因而與是否飛出大氣層,是否在空氣中飛行無關(guān),故B、C錯誤,A正確;當(dāng)飛船進入軌道后,飛船與地球之間依然存在著相互吸引力,即地球吸引飛船,飛船也吸引地球,這是一對作用力和反作用力,故D正確。
2.(“人船模型”)有一塊木板(人可在此木板上安全行走)漂浮在河岸邊,某物理興趣小組想粗略測定它的質(zhì)量,但是只有一個卷尺。小組根據(jù)所學(xué)的物理知識進行了如下操作:用卷尺測量出木板的長度d,將木板平行于河岸邊自由放置,一質(zhì)量為m的組員輕輕從木板前端走上去,走到木板尾端停下,另一組員用卷尺測出木板前進的距離為s。已知水對木板的阻力不計,則木板的質(zhì)量為(　　)
解析 設(shè)木板的質(zhì)量為M,人走動的時候木板的速度為v,人的速度為v',人從木板前端走到木板尾端的時間為t,人的位移為d-s,木板的位移為s,有
3.(反沖的應(yīng)用)(2023山東臨沂第一中學(xué)高二期末)一門舊式大炮如圖所示,炮車和炮彈的質(zhì)量分別為M和m,炮筒與水平地面的夾角為α,炮彈發(fā)射瞬間相對于地面的速度為v0。不計炮車與地面的摩擦,則炮車向后反沖的速度大小為(　　)