物理：第1章第四節(jié)《反沖運動》課件（粵教版選修3-5）

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歡迎進入物理課堂 第四節(jié)反沖運動 課前自主學(xué)案 核心要點突破 課標定位 課堂互動講練 第四節(jié) 知能優(yōu)化訓(xùn)練 課標定位 學(xué)習(xí)目標 1 知道反沖運動的含義和反沖運動在技術(shù)上的應(yīng)用 2 知道火箭的飛行原理 了解我國在火箭技術(shù)上的巨大成就和偉大貢獻 3 能應(yīng)用動量守恒定律解釋反沖現(xiàn)象并能計算有關(guān)問題 重點難點 1 反沖運動 2 應(yīng)用反沖原理處理火箭問題 課前自主學(xué)案 一 反沖運動1 反沖 當(dāng)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 方向運動的現(xiàn)象 相反 2 原理 反沖運動的原理是 當(dāng)系統(tǒng)所受的外力的矢量和為零或外力遠小于內(nèi)力時 系統(tǒng)的總動量守恒 這時 如果系統(tǒng)的一部分獲得了某一方向的動量 系統(tǒng)的剩余部分就會在這一方向的相反方向上獲得同樣大小的動量 表達公式 動量守恒定律 0 m1v1 m2v2 思考感悟劃船時 船槳向后劃水 水對槳有向前的推力 是不是也應(yīng)用了反沖 提示 反沖是物體在內(nèi)力作用分裂為兩部分 它們的運動方向相反 劃船時 水不是船的一部分 運動方向也不一定相反 不是反沖 二 火箭1 火箭是 最重要的應(yīng)用之一 中國是火箭的故鄉(xiāng) 2 火箭的工作原理當(dāng)火箭推進劑燃燒時 從尾部噴出的氣體具有很大的動量 根據(jù)動量守恒定律 火箭獲得大小相等 方向相反的動量 因而發(fā)生連續(xù)的反沖現(xiàn)象 動量守恒定律 3 火箭的最終速度火箭燃料燃盡時火箭獲得的 由噴氣速度和火箭開始飛行時的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(zhì)量 兩個因素決定 最終速度 之比 核心要點突破 一 反沖運動的理解1 反沖是靜止或運動的物體通過分離出部分物質(zhì) 而使自身在反方向獲得速度的現(xiàn)象 實際上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 2 反沖運動的過程中 如果沒有外力作用或外力遠小于物體間的相互作用力 可利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)化為動能 于是系統(tǒng)的總動能增加 反沖運動是作用力與反作用力都做正功的典型事例 4 研究反沖運動的目的是找到反沖速度的規(guī)律 求反沖速度的關(guān)鍵是確定相互作用的對象和各物體對地的運動狀態(tài) 特別提醒 1 剩余部分的反沖是相對于拋出部分來說 兩者運動方向必然相反 做數(shù)值計算時 注意規(guī)定某一部分的運動方向為正方向 則反方向的另一部分的速度應(yīng)取負值 列表達式時 也可以把負號包含在相關(guān)字母中 2 反沖運動中存在相互作用的物體間發(fā)生相對運動 已知條件中告知的常常是物體的相對速度 在應(yīng)用動量守恒定律時 應(yīng)將相對速度轉(zhuǎn)換為絕對速度 一般為對地速度 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 1 單選 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 空氣反作用推動火箭B 火箭發(fā)動機將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后噴出 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 解析 選B 火箭工作的原理是反沖運動 是火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣從尾部噴管迅速噴出時 使火箭獲得反沖速度 故B項正確 二 爆炸問題1 物體發(fā)生爆炸時 物體間的相互作用突然發(fā)生 相互作用力為變力 作用時間很短 作用力很大 且遠大于系統(tǒng)受的外力 故可用動量守恒定律來處理 2 在爆炸過程中 因有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動能 所以系統(tǒng)的動能會增加 3 由于爆炸類問題作用時間很短 作用過程中物體的位移很小 一般可忽略不計 可以把作用過程作為一個理想化的過程 簡化 處理 即作用后還從作用前瞬間的位置以新的動量開始運動 特別提醒 對于爆炸類問題 由于相互作用力是變力 用牛頓運動定律求解非常復(fù)雜 甚至根本就無法求解 但用動量守恒定律求解時 只需要考慮過程的始末狀態(tài) 而不需要考慮過程的具體細節(jié) 這正是用動量守恒定律求解問題的優(yōu)點 即時應(yīng)用 即時突破 小試牛刀 2 單選 設(shè)斜上拋物體在通過軌跡的最高位置時 突然炸裂成質(zhì)量不等的兩塊 已知其中一塊沿原水平方向做平拋運動 則另一塊的運動不可能是 A 反方向平拋運動B 斜上拋運動C 自由落體運動D 原方向平拋運動 解析 選B 斜上拋物體在最高點時的動量方向水平 爆炸后 合動量的方向也應(yīng)是水平方向 故選B 課堂互動講練 平板車停在水平光滑的軌道上 平板車上有一人從固定在車上的貨廂邊沿水平方向順著軌道方向跳出 落在平板車地板上的A點 距貨廂水平距離為l 4m 如圖1 4 1所示 人的質(zhì)量為m 車連同貨廂的質(zhì)量為M 4m 貨廂高度為h 1 25m 求 圖1 4 1 1 車在人跳出后到落到地板期間的反沖速度 2 人落在平板車地板上并站定以后 車還運動嗎 車在地面上移動的位移是多少 思路點撥 人從貨廂上跳出的過程中 人與貨廂及車組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒 人落到車上的過程中 系統(tǒng)水平方向動量仍守恒 人在空中運動過程中做平拋運動 而車做勻速直線運動 人落到車上A點的過程 系統(tǒng)水平方向的動量守恒 水平方向系統(tǒng)沒有受外力 而豎直方向支持力大于重力 合力不為零 人落到車上前的水平速度仍為v1 車的速度為v2 落到車上后設(shè)它們的共同速度為v 根據(jù)水平方向動量守恒得 mv1 Mv2 M m v 可得v 0 故人落到車上A點站定后車的速度為零 答案 1 1 6m s 2 不運動0 8m 圖1 4 3 一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m 200g的氣體 氣體離開發(fā)動機噴出時的速度v 1000m s 相對地面 設(shè)火箭質(zhì)量M 300kg 發(fā)動機每秒噴氣20次 1 當(dāng)?shù)谌螝怏w噴出后 火箭的速度多大 2 運動第1s末 火箭的速度多大 答案 1 2m s 2 13 5m s 方法總結(jié) 由于每次噴出氣體的速度是相對地面的且恒定 因此 多次噴出與一次噴出 其質(zhì)量為多次的總和 是等效的 這樣處理使解題過程得到了簡化 方法二就是這樣處理的 另外 火箭噴第幾次氣體過程中 不要寫成Mvn nmv 因為噴氣過程中火箭的質(zhì)量要減少 如圖1 4 4所示 長為l 質(zhì)量為M的小船停在靜水中 一個質(zhì)量為m的人站立在船頭 若不計水的阻力 在人從船頭走到船尾的過程中 船和人的對地位移各是多少 圖1 4 4 圖1 4 5 方法總結(jié) 人船模型 中開始系統(tǒng)靜止 任一時刻系統(tǒng)的水平總動量始終為零 人停下 船也靜止 解題時應(yīng)畫出各物體的始末位置關(guān)系草圖 找出水平位移的關(guān)系 也可將這一模型推廣到其他類似問題 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全