高中物理粵教版（2019）选择性必修第一册 1.4 动量守恒定律的应用 教案

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第四节 动量守恒定律的应用（第2课时）
教材： 粤教版普通高中教科书物理选择性必修（第一册）
教学目标
1.了解反冲运动及反冲运动的典型事例。
2.能够应用动量守恒定律分析反冲运动问题；
3.了解火箭的飞行原理及决定火箭最终速度大小的因素。
4.体会物理学规律在推动人类社会发展中的重要作用。
1.对反冲现象的理解
2.对动量守恒定律的应用
火箭的飞行原理与人船模型的分析
教学过程
时
间
学
环
节
主要师生活动
一、复习提问、新课导入
让学生回忆动量守恒定律的应用的相关知识。
环
节
一
：
2 分
钟
引
入
师：上一节课我们一起学习了动量守恒定律的条件判断、对象选取、过程选
择以及在生活中的一些简单应用，比如冰壶、子弹打木块、碰撞等内容。这一节
课我们将更深入了解动量守恒定律在我们生活中的应用。请大家观看以下视频。
5
师:这是2022年1月26日我国在酒泉卫星发射中心发射的火箭。发射时，火箭
向后喷射高速热气流，利用产生的反作用力推动火箭向前运动。
4 分
钟
二、新课教学
节
二
1.概念建立:如果一个静止的物体在内力的作用下分裂成两个部分，一部
：
分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这种现象叫做反冲。
反
冲
概
念
2.反冲特点
师：从概念的定义上看，我们可以了解到反冲现象有哪些典型特点？
（1）物体原先处于静止状态；
（2）物体的不同部分在内力作用下朝相反的方向运动；
（3）物体不同部分间相互作用力很大，作用时间很短，一般满足内力远
大于外力，可用动量守恒定律来处理。
3.反冲的简单实例
师：生活中常见的反冲现象有哪些？
师：乌贼把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使
身体很快地运动。通过调整喷水方向，可以使得身体向任意方向前进。反冲小
车的原理也相似。
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师：我们刚刚观看的火箭发射视频，常常就被简化为反冲小车模型。课本
上呈现的反冲小车模型与我们刚刚看到的又有所不同，它更能形象模拟火箭的
发射过程。我们一起来看一下。
1.物理情景：反冲小车停在光滑的桌面上，车上固定一个用胶塞塞住封口的
试管。试管内充满空气，用车上的酒精灯加热试管尾端。当试管内的空气达到一
定温度时，胶塞从试管口喷出。
环
节
三
问题1：整个反冲小车遵循动量守恒吗？你是如何判断的？
：
师：从题目知，“光滑的桌面”，系统所受合外力为0，因此动量是守恒的。
火
箭
的
发
射
10
问题2：胶塞从试管口喷出时，小车是否会运动？
分
钟
师：整个系统动量守恒，初动量为0，胶塞向右喷出，则小车会向左运动
问题3：设反冲小车总质量为M，胶塞质量为m，胶塞喷出时，胶塞相对于
地面的速度为v，此时，小车相对于地面的速度是多少？
师：由动量定律可得，
其中负号表示，小车的运动方向与胶塞的运动方向相反。
分析可知，火箭获得的速度与火箭喷射燃气的质量与喷射燃气后火箭的质量
之比
和喷射速度v有关。
2.火箭的质量比：火箭发射时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比叫做火
箭的质量比
公式变形：
师：为了顺利发射人造地球卫星，火箭的发射速度必须达到一定要求。如何
提高火箭的发射速度呢？
5
可以从两方面着手，一是提高火箭的质量比，但这个参数一般小于10，否
则火箭结构的强度就成了问题；二是提高喷气速度，现代火箭的喷气速度一般在
2000~4000m/s。
3.多级火箭
师：然而这样的火箭还是无法达到发射人造卫星的速度要求。为了解决这
个问题，苏联科学家齐奥尔科夫斯基提出了多级火箭的概念
4.我国四大火箭发射中心
酒泉卫星发射中心
西昌卫星发射中心
太原卫星发射中心
文昌卫星发射中心
例题：如图所示，用火箭发射人造卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，
火箭壳体和卫星一起以速度7*10 m/s 绕地球做匀速圆周运动。已知卫星质量
M=500 kg，最后一节火箭壳体的质量m=100 kg，某时刻火箭壳体与卫星分离，
3
分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度1.8*10
（1）分离后卫星的速度是多大？
3
m/s ，试分析计算：
（2）火箭壳体的速度是多大？（以地面为参考系）
5
6分钟
节
四
：
人
船
物理情景：如图所示，有一只小船停在静水中，船上一人从船头走到船尾．
如果人的质量m＝60 kg，船的质量M＝120 kg，船长为l＝3 m，则船在水中移动
的距离是多少？(水的阻力不计)
模
型
条件判断：不计水的阻力，可以认为人、船组成的系统水平方向合外力为零
，故水平方向动量守恒。
基本特点：人动船动，人停船停；人快船快，人慢船慢。
总结：“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题，解决这类问题应
注意：
(1)适用条件：
①系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零；
②在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水平方向
或竖直方向)．
(2)画草图：解题时要画出各物体的位移关系草图，找出各长度间的关系，
注意两物体的位移是相对同一参考系的位移．
1分钟
节
五
反
冲
现
象
的
应
用
与
防
止
农田灌溉装置
课堂小结
步枪射击
1分钟
节
六
一、反冲（概念、特点）
课
堂二、火箭的发射
小
结
三、人船模型
四、反冲现象的应用与防止
5