物理人教版（2019）选择性必修第一册1.6反冲现象 火箭（共24张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第一册1.6反冲现象 火箭（共24张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 39.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-08 08:30:43 | ||
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文档简介
(共24张PPT)
第6节 反冲现象 火箭
新人教版 选择性必修一
第一章 动量守恒定律
水母喷出水时，水母获得一个反方向的速度
水管喷出水时，水管获得一个反方向的速度
一、反冲现象
它们先把水吸入体腔，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。章鱼能够调整自己的喷水口的方向，这样可以使得身体向任意方向前进。
力学角度：水往左喷出，章鱼给水往左的力，由于牛三，水给章鱼往右的力
动量角度：章鱼静止在水里，动量守恒，水往左运动，章鱼往右运动
反冲
思考：你知道章鱼、乌贼怎样游水吗？
一、反冲
2.反冲特点：
（1）不同部分在内力作用下向相反方向运动
（2）内力 外力，动量守恒
（3）系统动能增加
3.反冲原理：
1.定义：当一个物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时，
这个物体的剩余部分向相反方向运动的现象。
实际生产、生活中应用反冲现象的例子也很多......
1.定义：喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，它们都靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度。
二、火箭
假设火箭在地球表面由静止起飞时，在极短的时间内喷出燃气的质量为△m，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度大小为u，喷出燃气后火箭的质量为m，计算火箭在喷气一次后增加的速度 △v？
以火箭为参考系：喷气前火箭的总动量为零
二、火箭
发射前的总动量为：
发射后的总动量 为：
系统由动量守恒得：
0
mΔv -Δmu
0= mΔv -Δmu
在火箭向后喷气的极短时间内，内力>>外力，可近似认为动量守恒，设喷出燃气后火箭增加的速度为Δv，火箭的速度方向为正方向：
Δm
m
正方向
燃气速度u
卫星发射最小速度为7.9km/s，为如何能提升火箭的发射速度，解决卫星发射问题？
上式子表明，火箭喷出的燃气的速度为u越大、火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比越大，火箭获得的速度v就越大。
1.增加质量比：
Δm/m一般小于10，火箭强度有限
系统水平方向动量守恒
坦克静止在光滑的平直轨道上，坦克的质量M（不含子弹），发射子弹的质量为m，当与水平方向成θ角发射子弹时，求坦克相对于地面的速度为v’。
mv0cos θ+Mv’=0
例题
二、模型介绍
1、情景思考
两位同学在公园里划船,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过2 m,跳到岸上绝对没有问题,于是她纵身一跃,结果却掉在水里,她为什么不能如她想的那样跳上岸呢
这位同学与船组成的系统在不考虑水阻力的情况下，所受合外力为零，在她跳出前后遵循动量守恒定律．她在跳出瞬间，船要向后运动，使该同学对地速度减小，跳出的距离变小．
二、人船模型
2、动画演示
1.模型情景：长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各为多少？
x船
x人
一、人船模型
2.模型总结：
(1).条件: 1.两个物体作用前均静止
2.某一方向动量守恒
(3).结论: 对地位移与质量成反比
(2).方法: 时刻有：mv1 = Mv2 则 mv1 t = Mv2 t
全程有：m x 人= M x 船 ; x人 + x船 = L
x船= ；x人=
5、模型变式
C
变式1.(多选)如图,将一质量、半径为的光滑半圆形槽A静置于光滑水平面上,今让一质量为小球B自左侧槽口从静止开始落下,则以下结论中正确的是（ ）
A．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统动量守恒
B．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统机械能守恒
C．小球到达最低点时，小球的速度大小是
D．小球到达右边最高点时，小球通过的水平位移是
E．小球运动到最低点时对槽的压力为的速率等于
F．半圆形槽向左运动的最大距离为
BDF
三、例题分析
6、如图所示，气球质量为100kg，下连一质量不计的长绳，质量为50kg的人抓住绳子与气球一起静止在20m高处，若此人要沿着绳子安全下滑着地，求绳子至少有多长？
答案：30m
解：人与气球组成的系统动量守恒，设人的速度为v1,气球速度为v2运动时间为t，以人和气球组成的系统为研究对象，取向下为正方向，则：
由动量守恒得：
m1v1-m2v2=0
解得：
L=s气球+s人=30m
三、例题分析
4、如图所示，在光滑的水平面上放有一物体M，物体M上有一光滑的半圆弧轨道，轨道半径为R，最低点为C，两端A、B等高，现让小滑块m从A点由静止开始下滑，在此后的过程中，则( )
A．M和m组成的系统机械能守恒，动量守恒
B．M和m组成的系统机械能守恒，动量不守恒
C．m从A到C的过程中M向左运动，m从C到B的
过程中M向右运动
D．m从A到B的过程中，M运动的位移为
BD
4．(反冲运动某一方向动量守恒)在水平铁轨上放置一门质量为M的炮车(不含炮弹)，发射的炮弹质量为m，设铁轨和炮车间的摩擦不计，则：
(1)水平发射炮弹时，炮弹速度为v0，炮车的反冲速度为多大？
(2)炮身与水平方向成θ角时，炮弹速度大小为v0，炮车的反冲速度为多大？
(3)炮身与水平方向成θ角，炮弹射出炮口时，相对于炮口速度为v0，炮车的反冲速度为多大？
二、综合运用
3．用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为，最后一节火箭壳体的质量为。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？
分离后卫星的速度增加到7.3×103m/s，火箭壳体的速度为5.5×103m/s
卫星分离后速度v1=7.3×103m/s＞v=7.0×103m/s，将发生“离心现象”，卫星对地面的高度将增大，该过程需克服地球引力做功，万有引力势能将增大，动能将减小，卫星将在某一较高的圆轨道上“稳定”下来作匀速圆周运动．而火箭壳体分离的一速度v′=5.5×103m/s＜v，它的轨道高度不断降低，地球对它的引力做正功，万有引力势能不断减小，动能不断增大，最后将会在大气层中被烧毁．
二、综合运用
4．一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是。这个士兵用自动步枪在内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量是，子弹离开枪口时相对步枪的速度是。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。
(1)每次射击后皮划艇的速度改变多少？
(2)连续射击后皮划艇的速度是多大？
(3)连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？
(1)；
(2)；
(3) 39.98N
二、综合运用
例2.课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动.假如喷出的水流流量保持为2×10－4 m3/s，喷出速度保持为相对地面10 m/s.启动前火箭总质量为1.4 kg，则启动2 s末火箭的速度大小可以达到多少？(已知火箭沿水平轨道运动且阻力不计，水的密度是103 kg/m3)
4 m/s
二、综合运用
第6节 反冲现象 火箭
新人教版 选择性必修一
第一章 动量守恒定律
水母喷出水时，水母获得一个反方向的速度
水管喷出水时，水管获得一个反方向的速度
一、反冲现象
它们先把水吸入体腔，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。章鱼能够调整自己的喷水口的方向，这样可以使得身体向任意方向前进。
力学角度：水往左喷出，章鱼给水往左的力，由于牛三，水给章鱼往右的力
动量角度：章鱼静止在水里，动量守恒，水往左运动，章鱼往右运动
反冲
思考：你知道章鱼、乌贼怎样游水吗？
一、反冲
2.反冲特点：
（1）不同部分在内力作用下向相反方向运动
（2）内力 外力，动量守恒
（3）系统动能增加
3.反冲原理：
1.定义：当一个物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时，
这个物体的剩余部分向相反方向运动的现象。
实际生产、生活中应用反冲现象的例子也很多......
1.定义：喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，它们都靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度。
二、火箭
假设火箭在地球表面由静止起飞时，在极短的时间内喷出燃气的质量为△m，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度大小为u，喷出燃气后火箭的质量为m，计算火箭在喷气一次后增加的速度 △v？
以火箭为参考系：喷气前火箭的总动量为零
二、火箭
发射前的总动量为：
发射后的总动量 为：
系统由动量守恒得：
0
mΔv -Δmu
0= mΔv -Δmu
在火箭向后喷气的极短时间内，内力>>外力，可近似认为动量守恒，设喷出燃气后火箭增加的速度为Δv，火箭的速度方向为正方向：
Δm
m
正方向
燃气速度u
卫星发射最小速度为7.9km/s，为如何能提升火箭的发射速度，解决卫星发射问题？
上式子表明，火箭喷出的燃气的速度为u越大、火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比越大，火箭获得的速度v就越大。
1.增加质量比：
Δm/m一般小于10，火箭强度有限
系统水平方向动量守恒
坦克静止在光滑的平直轨道上，坦克的质量M（不含子弹），发射子弹的质量为m，当与水平方向成θ角发射子弹时，求坦克相对于地面的速度为v’。
mv0cos θ+Mv’=0
例题
二、模型介绍
1、情景思考
两位同学在公园里划船,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过2 m,跳到岸上绝对没有问题,于是她纵身一跃,结果却掉在水里,她为什么不能如她想的那样跳上岸呢
这位同学与船组成的系统在不考虑水阻力的情况下，所受合外力为零，在她跳出前后遵循动量守恒定律．她在跳出瞬间，船要向后运动，使该同学对地速度减小，跳出的距离变小．
二、人船模型
2、动画演示
1.模型情景：长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各为多少？
x船
x人
一、人船模型
2.模型总结：
(1).条件: 1.两个物体作用前均静止
2.某一方向动量守恒
(3).结论: 对地位移与质量成反比
(2).方法: 时刻有：mv1 = Mv2 则 mv1 t = Mv2 t
全程有：m x 人= M x 船 ; x人 + x船 = L
x船= ；x人=
5、模型变式
C
变式1.(多选)如图,将一质量、半径为的光滑半圆形槽A静置于光滑水平面上,今让一质量为小球B自左侧槽口从静止开始落下,则以下结论中正确的是（ ）
A．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统动量守恒
B．小球在半圆槽内运动的全过程中，小球与半圆槽构成的系统机械能守恒
C．小球到达最低点时，小球的速度大小是
D．小球到达右边最高点时，小球通过的水平位移是
E．小球运动到最低点时对槽的压力为的速率等于
F．半圆形槽向左运动的最大距离为
BDF
三、例题分析
6、如图所示，气球质量为100kg，下连一质量不计的长绳，质量为50kg的人抓住绳子与气球一起静止在20m高处，若此人要沿着绳子安全下滑着地，求绳子至少有多长？
答案：30m
解：人与气球组成的系统动量守恒，设人的速度为v1,气球速度为v2运动时间为t，以人和气球组成的系统为研究对象，取向下为正方向，则：
由动量守恒得：
m1v1-m2v2=0
解得：
L=s气球+s人=30m
三、例题分析
4、如图所示，在光滑的水平面上放有一物体M，物体M上有一光滑的半圆弧轨道，轨道半径为R，最低点为C，两端A、B等高，现让小滑块m从A点由静止开始下滑，在此后的过程中，则( )
A．M和m组成的系统机械能守恒，动量守恒
B．M和m组成的系统机械能守恒，动量不守恒
C．m从A到C的过程中M向左运动，m从C到B的
过程中M向右运动
D．m从A到B的过程中，M运动的位移为
BD
4．(反冲运动某一方向动量守恒)在水平铁轨上放置一门质量为M的炮车(不含炮弹)，发射的炮弹质量为m，设铁轨和炮车间的摩擦不计，则：
(1)水平发射炮弹时，炮弹速度为v0，炮车的反冲速度为多大？
(2)炮身与水平方向成θ角时，炮弹速度大小为v0，炮车的反冲速度为多大？
(3)炮身与水平方向成θ角，炮弹射出炮口时，相对于炮口速度为v0，炮车的反冲速度为多大？
二、综合运用
3．用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为，最后一节火箭壳体的质量为。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？
分离后卫星的速度增加到7.3×103m/s，火箭壳体的速度为5.5×103m/s
卫星分离后速度v1=7.3×103m/s＞v=7.0×103m/s，将发生“离心现象”，卫星对地面的高度将增大，该过程需克服地球引力做功，万有引力势能将增大，动能将减小，卫星将在某一较高的圆轨道上“稳定”下来作匀速圆周运动．而火箭壳体分离的一速度v′=5.5×103m/s＜v，它的轨道高度不断降低，地球对它的引力做正功，万有引力势能不断减小，动能不断增大，最后将会在大气层中被烧毁．
二、综合运用
4．一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是。这个士兵用自动步枪在内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量是，子弹离开枪口时相对步枪的速度是。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。
(1)每次射击后皮划艇的速度改变多少？
(2)连续射击后皮划艇的速度是多大？
(3)连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？
(1)；
(2)；
(3) 39.98N
二、综合运用
例2.课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动.假如喷出的水流流量保持为2×10－4 m3/s，喷出速度保持为相对地面10 m/s.启动前火箭总质量为1.4 kg，则启动2 s末火箭的速度大小可以达到多少？(已知火箭沿水平轨道运动且阻力不计，水的密度是103 kg/m3)
4 m/s
二、综合运用