第一章 6 反冲现象 火箭—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共23张PPT)
文档属性
| 名称 | 第一章 6 反冲现象 火箭—2020-2021【新教材】人教版（2019）高中物理选修第一册课件(共23张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 934.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-08-02 06:39:06 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
6 反冲现象 火箭
自主阅读
自我检测
一、反冲现象
1.定义
一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分,一部分向某一个方向运动,另一部分必然向 的方向运动的现象。?
2.特点
(1)物体的不同部分在 作用下向相反方向运动。?
(2)反冲运动中,相互作用力一般较大,通常可以用_____________
来处理。?
3.反冲现象的应用及防止
(1)应用:农田、园林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时,一边喷水一边旋转。
(2)防止:用枪射击时,由于枪身的反冲会影响射击的准确性,所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部,以减少反冲的影响。
相反
内力
动量守恒定律
自主阅读
自我检测
二、火箭
1.工作原理:利用 的原理,火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出,使火箭获得巨大速度。?
2.影响火箭获得速度大小的两个因素:
(1)喷气速度:现代火箭的喷气速度为2
000~5
000
m/s。
(2)质量比:火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比。喷气____ 越大, 越大,火箭获得的速度越大。?
3.现代火箭的主要用途:利用火箭作为 工具,如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等。?
反冲
速度
质量比
运载
自主阅读
自我检测
正误判断
1.我国近年来研制的大型客机C919以及WZ-10直升机就是利用反冲运动的原理,发动机喷出高温高压的燃气使飞机获得了巨大的反推力而运动。( )
2.公园里的湖面上有一条小船静止,一人站在船头,现在人开始走向船尾,则小船会沿船头方向前进。( )
×
解析:喷气式客机是利用高速喷出的燃气而获得反作用力的,而直升机是螺旋桨直接跟空气作用而获得反作用力的。
√
解析:人和船组成的系统动量守恒,开始时总动量为零,人向后走,船就会向前运动。
自主阅读
自我检测
3.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。( )
4.只有系统合外力为零的反冲运动才能用动量守恒定律来分析。( )
5.章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理。( )
6.火箭应用了反冲的原理。( )
√
×
√
×
问题一
问题二
当堂检测
对反冲运动的理解
情境探究
草坪灌溉用的自动旋转喷水器原理图如图所示,当水从弯管的喷嘴里喷射出来时,弯管自动旋转,大大增加了喷水的面积,请说明原理。
要点提示:当水从弯管的喷嘴里喷射出来时,水给弯管一个反作用力,弯管在这个反作用力下实现自动旋转。
问题一
问题二
当堂检测
知识归纳
反冲运动的三个特点
(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。
(2)反冲运动中,相互作用力一般较大,通常可以用动量守恒定律来处理。
(3)反冲运动中,由于有其他形式的能转变为机械能,所以系统的总动能增加。
问题一
问题二
当堂检测
典例剖析
例题1一火箭喷气发动机每次喷出m=200
g
的气体,气体离开发动机时速度v=1
000
m/s(相对地面),设火箭质量m0=300
kg,发动机每秒喷气20次。当第三次气体喷出后,火箭的速度多大?
?
问题一
问题二
当堂检测
解析:解法一:喷出气体运动方向与火箭运动方向相反,系统动量可认为守恒。
第1次气体喷出后,火箭速度为v1,有:(m0-m)v1-mv=0。故
第2次气体喷出后,火箭速度为v2,有:(m0-2m)v2-mv=(m0-m)v1。
解法二:由于每次喷气速度一样,可选整体为研究对象,用动量守恒来求解,设喷出3次气体后火箭的速度为v3,以火箭和喷出的3次气体为研究对象,根据动量守恒可得(m0-3m)v3-3mv=0,解得
答案:2
m/s
问题一
问题二
当堂检测
规律方法
(1)火箭在运动过程中,随着燃料的燃烧,火箭本身的质量不断减小,故在应用动量守恒定律时,必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象。注意反冲前、后各物体质量的变化。
(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系,如果不是同一参考系要设法予以调整,一般情况要转换成对地的速度。
(3)列方程时要注意初、末状态动量的方向。反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的。
问题一
问题二
当堂检测
变式训练1一质量为m0的航天器远离太阳和行星,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质量为m的气体,气体向后喷出的速度大小为v1,求加速后航天器的速度大小为 。(v0、v1均为相对同一参考系的速度)?
问题一
问题二
当堂检测
反冲运动的典型应用——人船模型
情境探究
(1)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?(不计水的阻力)
要点提示:因为她起跳时和船相互作用,给船一个向后的作用力,船后退,这样她相对于岸的速度就小于起跳时相对于船的速度,因此会掉进水里。
问题一
问题二
当堂检测
(2)人在漂浮在水面上的小船上行走,小船同时向相反的方向运动,把这个情景抽象成模型:如图所示,长为l、质量为m0的小船停在静水中,一个质量为m的人立在船头,若不计水的阻力,当人从船头走到船尾的过程中,船和人相对地面的位移各是多大?
问题一
问题二
当堂检测
要点提示:选人和船组成的系统为研究对象,由于人从船头走到船尾的过程中,系统动量守恒,人起步前系统的总动量为0,当人加速前进时,船加速后退,人停下时,船也停下来。设某一时刻人的速度为vm,船的速度为vm0,根据动量守恒定律有mvm-m0vm0=0,
因为在人从船头走到船尾的整个过程中,每一时刻系统都满足动量守恒定律,所以每一时刻人的速度与船的速度之比都与它们的质量之比成反比,从而可以判断,在人从船头走到船尾的过程中,人的位移xm与船的位移xm0之比,也应与它们的质量之比成反比,
由图可以看出xm+xm0=l。③
上面各式是人船模型中的关系式。
问题一
问题二
当堂检测
知识归纳
1.“人船模型”问题的特征
两个原来静止的物体发生相互作用时,若所受外力的矢量和为零,则动量守恒。在相互作用的过程中,任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。这样的问题归为“人船模型”问题。
2.处理“人船模型”问题的关键
(1)利用动量守恒,确定两物体速度关系,再确定两物体通过的位移的关系。
由于动量守恒,所以任一时刻系统的总动量为零,即m1v1=m2v2(v1、v2为两物体的瞬时速率),表明任意时刻的瞬时速率都与各物体的质量成反比;所以全过程的平均速度也与质量成反比,即
进而可得两物体的位移大小与各物体的质量成反比,即m1x1=m2x2。
问题一
问题二
当堂检测
(2)解题时要画出各物体的位移关系草图,构建物体对地位移与相对位移的关系方程。
(3)适用条件:
①系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量守恒且为0。
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,注意两物体的位移是相对同一参考系的位移。
“人船模型”问题中,两物体的运动特点是人走船行、人停船停、人快船快、人慢船慢。
问题一
问题二
当堂检测
典例剖析
例题2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m0=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。
?
答案:1
m
问题一
问题二
当堂检测
规律方法
“人船模型”的规律
(1)“人”走“船”走,“人”停“船”停。
问题一
问题二
当堂检测
变式训练2载人气球静止于高h的空中,气球的质量为m0,人的质量为m,若人沿绳梯滑至地面,则绳梯至少为多长?
解析:气球和人原来静止在空中,说明系统所受合外力为零,故系统在人下滑过程中动量守恒,人着地时绳梯至少应接触地面,设绳梯长为l,人沿绳梯滑至地面人的位移为x人,球的位移为x球,它们的位移关系如图所示,由动量守恒有0=m0x球-mx人,又有x球+x人=l,x人=h,
问题一
问题二
当堂检测
1.运送人造地球卫星的火箭开始工作后,火箭做加速运动的原因是( )
A.燃料燃烧推动空气,空气反作用力推动火箭
B.火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后喷出,气体的反作用力推动火箭
C.火箭吸入空气,然后向后推出,空气对火箭的反作用力推动火箭
D.火箭燃料燃烧发热,加热周围空气,空气膨胀推动火箭
答案:B
解析:火箭工作的原理是利用反冲运动,是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时,使火箭获得反冲速度,与周围的空气无关,故答案为B选项。
问题一
问题二
当堂检测
2.如图所示,一光滑地面上有一质量为m0的足够长的木板AB,一质量为m的人站在木板的A端,关于人由静止开始运动到木板的B端(M、N表示地面上原A、B对应的点),下列图示正确的是( )
答案:D
解析:根据动量守恒定律,m0、m系统动量守恒,对于题中的“人船模型”,各自对地的位移为xm0、xm,且有m0xm0=mxm,xm0+xm=l板长(有时也称为平均动量守恒),以M点为参考,人向右运动,木板向左运动,D图是正确的。
问题一
问题二
当堂检测
3.一个质量为m0,底面边长为b的三角形劈块静止于光滑水平面上,如图所示,有一质量为m的小球由斜面顶部无初速滑到底部的过程中,劈块移动的距离为 。?
解析:小球与劈组成的系统动量不守恒,但在水平方向动量守恒,如图所示,设劈移动的距离为x,则小球运动的水平距离为(b-x),由水平方向动量守恒得m0x=m(b-x),故
6 反冲现象 火箭
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自我检测
一、反冲现象
1.定义
一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分,一部分向某一个方向运动,另一部分必然向 的方向运动的现象。?
2.特点
(1)物体的不同部分在 作用下向相反方向运动。?
(2)反冲运动中,相互作用力一般较大,通常可以用_____________
来处理。?
3.反冲现象的应用及防止
(1)应用:农田、园林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时,一边喷水一边旋转。
(2)防止:用枪射击时,由于枪身的反冲会影响射击的准确性,所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部,以减少反冲的影响。
相反
内力
动量守恒定律
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自我检测
二、火箭
1.工作原理:利用 的原理,火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出,使火箭获得巨大速度。?
2.影响火箭获得速度大小的两个因素:
(1)喷气速度:现代火箭的喷气速度为2
000~5
000
m/s。
(2)质量比:火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比。喷气____ 越大, 越大,火箭获得的速度越大。?
3.现代火箭的主要用途:利用火箭作为 工具,如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等。?
反冲
速度
质量比
运载
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自我检测
正误判断
1.我国近年来研制的大型客机C919以及WZ-10直升机就是利用反冲运动的原理,发动机喷出高温高压的燃气使飞机获得了巨大的反推力而运动。( )
2.公园里的湖面上有一条小船静止,一人站在船头,现在人开始走向船尾,则小船会沿船头方向前进。( )
×
解析:喷气式客机是利用高速喷出的燃气而获得反作用力的,而直升机是螺旋桨直接跟空气作用而获得反作用力的。
√
解析:人和船组成的系统动量守恒,开始时总动量为零,人向后走,船就会向前运动。
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3.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。( )
4.只有系统合外力为零的反冲运动才能用动量守恒定律来分析。( )
5.章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理。( )
6.火箭应用了反冲的原理。( )
√
×
√
×
问题一
问题二
当堂检测
对反冲运动的理解
情境探究
草坪灌溉用的自动旋转喷水器原理图如图所示,当水从弯管的喷嘴里喷射出来时,弯管自动旋转,大大增加了喷水的面积,请说明原理。
要点提示:当水从弯管的喷嘴里喷射出来时,水给弯管一个反作用力,弯管在这个反作用力下实现自动旋转。
问题一
问题二
当堂检测
知识归纳
反冲运动的三个特点
(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。
(2)反冲运动中,相互作用力一般较大,通常可以用动量守恒定律来处理。
(3)反冲运动中,由于有其他形式的能转变为机械能,所以系统的总动能增加。
问题一
问题二
当堂检测
典例剖析
例题1一火箭喷气发动机每次喷出m=200
g
的气体,气体离开发动机时速度v=1
000
m/s(相对地面),设火箭质量m0=300
kg,发动机每秒喷气20次。当第三次气体喷出后,火箭的速度多大?
?
问题一
问题二
当堂检测
解析:解法一:喷出气体运动方向与火箭运动方向相反,系统动量可认为守恒。
第1次气体喷出后,火箭速度为v1,有:(m0-m)v1-mv=0。故
第2次气体喷出后,火箭速度为v2,有:(m0-2m)v2-mv=(m0-m)v1。
解法二:由于每次喷气速度一样,可选整体为研究对象,用动量守恒来求解,设喷出3次气体后火箭的速度为v3,以火箭和喷出的3次气体为研究对象,根据动量守恒可得(m0-3m)v3-3mv=0,解得
答案:2
m/s
问题一
问题二
当堂检测
规律方法
(1)火箭在运动过程中,随着燃料的燃烧,火箭本身的质量不断减小,故在应用动量守恒定律时,必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象。注意反冲前、后各物体质量的变化。
(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系,如果不是同一参考系要设法予以调整,一般情况要转换成对地的速度。
(3)列方程时要注意初、末状态动量的方向。反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的。
问题一
问题二
当堂检测
变式训练1一质量为m0的航天器远离太阳和行星,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质量为m的气体,气体向后喷出的速度大小为v1,求加速后航天器的速度大小为 。(v0、v1均为相对同一参考系的速度)?
问题一
问题二
当堂检测
反冲运动的典型应用——人船模型
情境探究
(1)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?(不计水的阻力)
要点提示:因为她起跳时和船相互作用,给船一个向后的作用力,船后退,这样她相对于岸的速度就小于起跳时相对于船的速度,因此会掉进水里。
问题一
问题二
当堂检测
(2)人在漂浮在水面上的小船上行走,小船同时向相反的方向运动,把这个情景抽象成模型:如图所示,长为l、质量为m0的小船停在静水中,一个质量为m的人立在船头,若不计水的阻力,当人从船头走到船尾的过程中,船和人相对地面的位移各是多大?
问题一
问题二
当堂检测
要点提示:选人和船组成的系统为研究对象,由于人从船头走到船尾的过程中,系统动量守恒,人起步前系统的总动量为0,当人加速前进时,船加速后退,人停下时,船也停下来。设某一时刻人的速度为vm,船的速度为vm0,根据动量守恒定律有mvm-m0vm0=0,
因为在人从船头走到船尾的整个过程中,每一时刻系统都满足动量守恒定律,所以每一时刻人的速度与船的速度之比都与它们的质量之比成反比,从而可以判断,在人从船头走到船尾的过程中,人的位移xm与船的位移xm0之比,也应与它们的质量之比成反比,
由图可以看出xm+xm0=l。③
上面各式是人船模型中的关系式。
问题一
问题二
当堂检测
知识归纳
1.“人船模型”问题的特征
两个原来静止的物体发生相互作用时,若所受外力的矢量和为零,则动量守恒。在相互作用的过程中,任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。这样的问题归为“人船模型”问题。
2.处理“人船模型”问题的关键
(1)利用动量守恒,确定两物体速度关系,再确定两物体通过的位移的关系。
由于动量守恒,所以任一时刻系统的总动量为零,即m1v1=m2v2(v1、v2为两物体的瞬时速率),表明任意时刻的瞬时速率都与各物体的质量成反比;所以全过程的平均速度也与质量成反比,即
进而可得两物体的位移大小与各物体的质量成反比,即m1x1=m2x2。
问题一
问题二
当堂检测
(2)解题时要画出各物体的位移关系草图,构建物体对地位移与相对位移的关系方程。
(3)适用条件:
①系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量守恒且为0。
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,注意两物体的位移是相对同一参考系的位移。
“人船模型”问题中,两物体的运动特点是人走船行、人停船停、人快船快、人慢船慢。
问题一
问题二
当堂检测
典例剖析
例题2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m0=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。
?
答案:1
m
问题一
问题二
当堂检测
规律方法
“人船模型”的规律
(1)“人”走“船”走,“人”停“船”停。
问题一
问题二
当堂检测
变式训练2载人气球静止于高h的空中,气球的质量为m0,人的质量为m,若人沿绳梯滑至地面,则绳梯至少为多长?
解析:气球和人原来静止在空中,说明系统所受合外力为零,故系统在人下滑过程中动量守恒,人着地时绳梯至少应接触地面,设绳梯长为l,人沿绳梯滑至地面人的位移为x人,球的位移为x球,它们的位移关系如图所示,由动量守恒有0=m0x球-mx人,又有x球+x人=l,x人=h,
问题一
问题二
当堂检测
1.运送人造地球卫星的火箭开始工作后,火箭做加速运动的原因是( )
A.燃料燃烧推动空气,空气反作用力推动火箭
B.火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后喷出,气体的反作用力推动火箭
C.火箭吸入空气,然后向后推出,空气对火箭的反作用力推动火箭
D.火箭燃料燃烧发热,加热周围空气,空气膨胀推动火箭
答案:B
解析:火箭工作的原理是利用反冲运动,是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时,使火箭获得反冲速度,与周围的空气无关,故答案为B选项。
问题一
问题二
当堂检测
2.如图所示,一光滑地面上有一质量为m0的足够长的木板AB,一质量为m的人站在木板的A端,关于人由静止开始运动到木板的B端(M、N表示地面上原A、B对应的点),下列图示正确的是( )
答案:D
解析:根据动量守恒定律,m0、m系统动量守恒,对于题中的“人船模型”,各自对地的位移为xm0、xm,且有m0xm0=mxm,xm0+xm=l板长(有时也称为平均动量守恒),以M点为参考,人向右运动,木板向左运动,D图是正确的。
问题一
问题二
当堂检测
3.一个质量为m0,底面边长为b的三角形劈块静止于光滑水平面上,如图所示,有一质量为m的小球由斜面顶部无初速滑到底部的过程中,劈块移动的距离为 。?
解析:小球与劈组成的系统动量不守恒,但在水平方向动量守恒,如图所示,设劈移动的距离为x,则小球运动的水平距离为(b-x),由水平方向动量守恒得m0x=m(b-x),故