1.6 反冲现象 火箭 导学案
文档属性
| 名称 | 1.6 反冲现象 火箭 导学案 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 230.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-25 18:16:10 | ||
图片预览
文档简介
1.6反冲运动 火箭
【学习目标】
1．进一步巩固动量守恒定律。
2．知道反冲运动和火箭的工作原理，了解反冲运动的应用。
3．了解航天技术的发展和应用。
【学习重难点】
运用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质。
【学习过程】
一、自主学习
1．反冲运动
一个静止的物体在_________的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另外一个部分必然向__________方向运动，这个现象叫反冲运动。
2．特点
（1）物体的不同部分在________作用下向相反方向运动
（2）在反冲运动中，系统的合外力一般不为零；但内力远大于外力，可认为反冲运动中系统动量是守恒的。
3．反冲现象的应用和防止
（1）应用：
反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转，从而带动发电机发电。
喷气式飞机和火箭的飞行是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度，等等。
（2）避免有害的反冲运动
射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，这就会影响射击准确性等。所以用步枪射击时要把枪身抵在______，以减少反冲的影响。
4．发射火箭的原理
火箭是利用了反冲 原理，发射火箭时，尾管中喷射出的高速气体有动量，根据动量守恒定律，火箭就获得向上的动量，从而向上飞去。
质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止状态。这个人手中拿着一个质量为Δm的小物体。现在他以相对与飞船为u的速度把小物体抛出。
小物体的动量改变量是多少？
人的动量改变量是多少？
人的速度该变量是多少？
5．影响火箭获得速度大小的因素：
____________；（2）质量比（火箭______的质量与火箭____________质量之比）；
（3）______越大，______越大，火箭最终获得的速度就越大。
6．现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头、人造卫星或宇宙飞船，即利用火箭作为运载工具。
二、典型例题
一个连同装备总质量为M=100kg的宇航员在距离飞船x=45m处相对飞船处于静止状态。他带有一个装有m0=0.5kg氧气的贮气筒，贮气筒上有一个可以使氧气以v=50m/s的速度喷出的喷嘴，宇航员必须向着飞船相反方向放出氧气，才能回到飞船。同时还要保留一部分氧气供途中呼吸用，宇航员的耗氧率为Q=2．5×10-4kg/s。不考虑喷出的氧气对设备及宇航员总质量的影响，如果在开始返回时瞬时喷出0.1kg氧气，宇航员能否安全返回飞船？
三、课堂练习
一、单选题
1．在爆炸实验基地有一发射塔，发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪。爆炸物自发射塔竖直向上发射，上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2:1、初速度均沿水平方向的两个碎块。遥控器引爆瞬开始计时，在5s末和6s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声。已知声音在空气中的传播速度为340m/s，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．两碎块的位移大小之比为1:2 B．爆炸物的爆炸点离地面高度为80m
C．爆炸后质量大的碎块的初速度为68m/s D．爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340m
2．如图所示，质量为m=2kg的小环穿在足够长的光滑直杆上，并通过L=0.5m的轻绳连接一质量为M=3kg的小球。假设把这一装置固定在空间站中，并给小环和小球提供方向相反、大小分别为v1=3m/s、v2=2m/s的初速度，则当小球摆到轻绳与直杆平行的位置时，小环的位移为（ ）
A．0.3m B．0.2m C．0.5m D．0.1m
3．一质量为M的航天器正以速度v0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出一定质量的气体，气体喷出时速度大小为v1，加速后航天器的速度大小为v2，则喷出气体的质量m为（ ）
A． B． C． D．
4．2021年6月17日9时22分，我国神舟十二号载人飞船发射圆满成功。如图是神舟十二号载人飞船发射瞬间的画面，在火箭点火发射瞬间，质量为m的燃气以大小为的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。已知发射前火箭的质量为M，则在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为（燃气喷出过程不计重力和空气阻力的影响）（ ）
A． B． C． D．
5．一炮艇总质量为M，一速度v0匀速行驶，从炮艇上以相对海岸的水平速度v向前进方向射出一质量为m的炮弹，发射炮弹后炮艇的速度为v，，若不计水的阻力，则下列关系式中正确的是（ ）
A．Mv0=（M-m）v，+mv
B．Mv0=（M-m）v，+m（v+v0）
C．Mv0=（M-m）v，+m（v+v，）
D．Mv0=Mv，+mv
6．如图所示，质量60kg的人，站在质量300kg的车的一端，车长为3m，开始时人车相对于水平地面静止，车与地面间的摩擦可以忽略不计。当人由车的一端走到另一端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．人对车的冲量大小大于车对人的冲量大小
B．由于人与车之间有摩擦力，故系统动量不守恒
C．车的运动位移大小为0.5m
D．人的速率最大时，车的速率最小
二、填空题
7．载着人的气球静止悬浮在空中，人的质量和气球（包括设备）的质量分别为60kg和300kg．气球离地面的高度为20m，为使人能安全着地，气球上悬挂的软梯长度需要 m．
8．某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的弹簧，如图所示．将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒．
（1）该同学还必须有的器材是_____；
（2）需要直接测量的数据是_____；
（3）用所得数据验证动量守恒的关系式是_____．
9．如图，质量为M的船停在静止的水面上，船长为L，一质量为m的人，由船头走到船尾，若不计水的阻力，则整个过程人相对于水面移动的距离为_____，船相对于水面移动的距离为_________
三、解答题
10．如图所示，半径为R的半圆形滑槽的质量为M，静止放置在光滑的水平面上，一质量为m的小球从滑槽的右边缘与圆心等高处无初速地滑下。已知重力加速度大小为g，求：
（1）小球在最低点时的速度v；
（2）滑槽移动的最大距离X。
11．以与水平方向成60°角斜向上的初速度v0射出的炮弹，到达最高点时因爆炸分成质量分别为m和2m的两块，其中质量为2m的一块沿着原来的方向以2v0的速度飞行。求：
(1)质量较小的那一块弹片速度的大小和方向；
(2)爆炸过程中有多少化学能转化为炮弹的动能？
12．如图所示，光滑桌面上木板静止并被锁定，质量为，在木板的中央处放置两个小滑块A和，质量分别为和，两滑块间有小型炸药，某时刻炸药爆炸释放能量为。两滑块开始运动，当一个滑块速度减为零时，木板锁定被解除，两滑块与木板间动摩擦因数为0.2，最终两滑块均未滑离木板，其中一个滑块恰好停在木板的边缘，取，不计炸药的质量。求：
（1）炸药爆炸后瞬间A、滑块所获得的速度；
（2）木板的最终速度；
（3）整个过程中两滑块与木板间因摩擦产生的内能；
（4）木板的最小长度。
参考答案：
1．B
2．A
3．C
4．D
5．A
6．C
7．24
8． 刻度尺、天平、铅垂线 两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两
侧边缘的水平距离s1、s2 m1s1＝m2s2
9．
10．(1) ；(2)
11．(1)2.5v0，方向与爆炸前炮弹运动的方向相反；(2)
12．（1）2m/s、水平向左，4m/s，水平向右；（2）0.5m/s，水平向右；（3）11.5J；（4）7.5m
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
【学习目标】
1．进一步巩固动量守恒定律。
2．知道反冲运动和火箭的工作原理，了解反冲运动的应用。
3．了解航天技术的发展和应用。
【学习重难点】
运用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质。
【学习过程】
一、自主学习
1．反冲运动
一个静止的物体在_________的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另外一个部分必然向__________方向运动，这个现象叫反冲运动。
2．特点
（1）物体的不同部分在________作用下向相反方向运动
（2）在反冲运动中，系统的合外力一般不为零；但内力远大于外力，可认为反冲运动中系统动量是守恒的。
3．反冲现象的应用和防止
（1）应用：
反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转，从而带动发电机发电。
喷气式飞机和火箭的飞行是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度，等等。
（2）避免有害的反冲运动
射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，这就会影响射击准确性等。所以用步枪射击时要把枪身抵在______，以减少反冲的影响。
4．发射火箭的原理
火箭是利用了反冲 原理，发射火箭时，尾管中喷射出的高速气体有动量，根据动量守恒定律，火箭就获得向上的动量，从而向上飞去。
质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止状态。这个人手中拿着一个质量为Δm的小物体。现在他以相对与飞船为u的速度把小物体抛出。
小物体的动量改变量是多少？
人的动量改变量是多少？
人的速度该变量是多少？
5．影响火箭获得速度大小的因素：
____________；（2）质量比（火箭______的质量与火箭____________质量之比）；
（3）______越大，______越大，火箭最终获得的速度就越大。
6．现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头、人造卫星或宇宙飞船，即利用火箭作为运载工具。
二、典型例题
一个连同装备总质量为M=100kg的宇航员在距离飞船x=45m处相对飞船处于静止状态。他带有一个装有m0=0.5kg氧气的贮气筒，贮气筒上有一个可以使氧气以v=50m/s的速度喷出的喷嘴，宇航员必须向着飞船相反方向放出氧气，才能回到飞船。同时还要保留一部分氧气供途中呼吸用，宇航员的耗氧率为Q=2．5×10-4kg/s。不考虑喷出的氧气对设备及宇航员总质量的影响，如果在开始返回时瞬时喷出0.1kg氧气，宇航员能否安全返回飞船？
三、课堂练习
一、单选题
1．在爆炸实验基地有一发射塔，发射塔正下方的水平地面上安装有声音记录仪。爆炸物自发射塔竖直向上发射，上升到空中最高点时炸裂成质量之比为2:1、初速度均沿水平方向的两个碎块。遥控器引爆瞬开始计时，在5s末和6s末先后记录到从空气中传来的碎块撞击地面的响声。已知声音在空气中的传播速度为340m/s，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ）
A．两碎块的位移大小之比为1:2 B．爆炸物的爆炸点离地面高度为80m
C．爆炸后质量大的碎块的初速度为68m/s D．爆炸后两碎块落地点之间的水平距离为340m
2．如图所示，质量为m=2kg的小环穿在足够长的光滑直杆上，并通过L=0.5m的轻绳连接一质量为M=3kg的小球。假设把这一装置固定在空间站中，并给小环和小球提供方向相反、大小分别为v1=3m/s、v2=2m/s的初速度，则当小球摆到轻绳与直杆平行的位置时，小环的位移为（ ）
A．0.3m B．0.2m C．0.5m D．0.1m
3．一质量为M的航天器正以速度v0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出一定质量的气体，气体喷出时速度大小为v1，加速后航天器的速度大小为v2，则喷出气体的质量m为（ ）
A． B． C． D．
4．2021年6月17日9时22分，我国神舟十二号载人飞船发射圆满成功。如图是神舟十二号载人飞船发射瞬间的画面，在火箭点火发射瞬间，质量为m的燃气以大小为的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。已知发射前火箭的质量为M，则在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为（燃气喷出过程不计重力和空气阻力的影响）（ ）
A． B． C． D．
5．一炮艇总质量为M，一速度v0匀速行驶，从炮艇上以相对海岸的水平速度v向前进方向射出一质量为m的炮弹，发射炮弹后炮艇的速度为v，，若不计水的阻力，则下列关系式中正确的是（ ）
A．Mv0=（M-m）v，+mv
B．Mv0=（M-m）v，+m（v+v0）
C．Mv0=（M-m）v，+m（v+v，）
D．Mv0=Mv，+mv
6．如图所示，质量60kg的人，站在质量300kg的车的一端，车长为3m，开始时人车相对于水平地面静止，车与地面间的摩擦可以忽略不计。当人由车的一端走到另一端的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．人对车的冲量大小大于车对人的冲量大小
B．由于人与车之间有摩擦力，故系统动量不守恒
C．车的运动位移大小为0.5m
D．人的速率最大时，车的速率最小
二、填空题
7．载着人的气球静止悬浮在空中，人的质量和气球（包括设备）的质量分别为60kg和300kg．气球离地面的高度为20m，为使人能安全着地，气球上悬挂的软梯长度需要 m．
8．某同学把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的弹簧，如图所示．将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，进行必要的测量，验证物体间相互作用时动量守恒．
（1）该同学还必须有的器材是_____；
（2）需要直接测量的数据是_____；
（3）用所得数据验证动量守恒的关系式是_____．
9．如图，质量为M的船停在静止的水面上，船长为L，一质量为m的人，由船头走到船尾，若不计水的阻力，则整个过程人相对于水面移动的距离为_____，船相对于水面移动的距离为_________
三、解答题
10．如图所示，半径为R的半圆形滑槽的质量为M，静止放置在光滑的水平面上，一质量为m的小球从滑槽的右边缘与圆心等高处无初速地滑下。已知重力加速度大小为g，求：
（1）小球在最低点时的速度v；
（2）滑槽移动的最大距离X。
11．以与水平方向成60°角斜向上的初速度v0射出的炮弹，到达最高点时因爆炸分成质量分别为m和2m的两块，其中质量为2m的一块沿着原来的方向以2v0的速度飞行。求：
(1)质量较小的那一块弹片速度的大小和方向；
(2)爆炸过程中有多少化学能转化为炮弹的动能？
12．如图所示，光滑桌面上木板静止并被锁定，质量为，在木板的中央处放置两个小滑块A和，质量分别为和，两滑块间有小型炸药，某时刻炸药爆炸释放能量为。两滑块开始运动，当一个滑块速度减为零时，木板锁定被解除，两滑块与木板间动摩擦因数为0.2，最终两滑块均未滑离木板，其中一个滑块恰好停在木板的边缘，取，不计炸药的质量。求：
（1）炸药爆炸后瞬间A、滑块所获得的速度；
（2）木板的最终速度；
（3）整个过程中两滑块与木板间因摩擦产生的内能；
（4）木板的最小长度。
参考答案：
1．B
2．A
3．C
4．D
5．A
6．C
7．24
8． 刻度尺、天平、铅垂线 两木块的质量m1、m2和两木块落地点分别到桌子两
侧边缘的水平距离s1、s2 m1s1＝m2s2
9．
10．(1) ；(2)
11．(1)2.5v0，方向与爆炸前炮弹运动的方向相反；(2)
12．（1）2m/s、水平向左，4m/s，水平向右；（2）0.5m/s，水平向右；（3）11.5J；（4）7.5m
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页