【教案】粤教版高中物理选修（3-5）第一章《反冲运动》学案.docVIP

学案7　反冲运动 [学习目标定位] 1.认识反冲运动，能举出几个反冲运动的实例.2.结合动量守恒定律对反冲现象做出解释；进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力.3.知道火箭的飞行原理和主要用途，了解我国航空、航天事业的巨大成就． 1．动量守恒定律的表达式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′. 若两物体相互作用后都静止，则m1v1＋m2v2＝0. 若两物体相互作用前的速度为零，相互作用后的速度分别为v1′和v2′，则m1v1′＋m2v2′＝0. 2．牛顿第三定律：相互作用的两个物体间的作用力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上． 3．反冲运动 反冲运动是一种常见的现象．射击时子弹向前飞出，枪身会向后退；节日放烟花时，火药气体向下喷出，烟花会向上飞．它们共同的特点是：当一个物体向某一方向射出(或抛出)其中的一部分时，这个物体的剩余部分将向相反方向运动．在抛射的短暂时间内，物体系统不受外力作用或所受外力作用远小于内力，反冲运动遵循动量守恒定律． 4．火箭的发射利用了反冲现象．燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度v和质量比(火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比)两个因素决定． 解决学生疑难点：　 一、反冲运动的特点及应用 [问题设计] 两位同学在公园里划船，租船的时间将到，他们把小船划向码头．当小船离码头大约1.5 m左右时，有一位同学心想：自己在体育课上立定跳远的成绩从未低于2 m，跳到岸上绝对没有问题．于是她纵身一跳，结果却掉到了水里，她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？ 答案　这位同学与船(包括船上的同学)组成的系统在不考虑水阻力的情况下，水平方向所受合外力为零，系统水平方向动量守恒．她在跳出瞬间，船要向后运动． [要点提炼] 1．反冲运动的特点及遵循的规律 (1)反冲运动的特点：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． (2)反冲运动过程中一般满足： ①系统不受外力或所受外力之和为零；②系统虽然受到外力作用，但内力远大于外力；③系统虽然所受外力之和不为零，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零．所以反冲运动遵循动量守恒定律． 2．讨论反冲运动应注意的两个问题 (1)速度的反向性 对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反． (2)速度的相对性 反冲运动中存在相互作用的物体间发生相对运动，已知条件中告知的常常是物体间的相对速度，在应用动量守恒定律时，应将相对速度转换为对地速度． 二、火箭的工作原理 [问题设计] 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′－(M－m)v 则由动量守恒定律得mv′－(M－m)v＝0 所以v′＝v＝v [要点提炼] 1．火箭燃料燃尽时火箭获得的最大速度由喷气速度v和质量比(火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比)两个因素决定． 2．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． 三、“人船模型”探究 1．两物体满足动量守恒定律：m11－m22＝0. 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；人船位移比等于它们质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即＝＝. 3．应用此关系时要注意一个问题：即公式中v、和x一般都是相对地面而言的． 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．如果小车的总质量M＝3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m＝0.1 kg. (1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v＝2.9 m/s，求小车的反冲速度． (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？ 解析　(1)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．取橡皮塞运动的方向为正方向 根据动量守恒定律可得，mv＋(M－m)v′＝0 v′＝－v＝－×2.9 m/s＝－0.1 m/s 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)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒．取橡皮塞运动的方向为正方向，有 mvcos 60°＋(M－m)v″＝0 v″＝－＝－ m/s＝－0.05 m/s 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