人教版（2019）高中物理 选择性必修第一册 第1章 第6节 反冲现象火箭课件
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高中物理 选择性必修第一册 第1章 第6节 反冲现象火箭课件 |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 3.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-09-06 14:42:06 | ||
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文档简介
第6节 反冲现象 火箭
核心
素养
物理观念
科学思维
科学态度与责任
1.了解什么是反冲现象和反冲在生活中的应用。
2.知道火箭的飞行原理和主要用途。
会应用动量守恒定律解决有关反冲问题。
了解航天技术的发展和宇宙航行。
知识点一 反冲现象
[观图助学]
两位同学在公园里划船。租船时间将到，她们把小船划向码头。当小船离码头大约2 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于2 m，跳到岸上绝对没有问题。于是她纵身一跳，结果却掉到了水里(如图)。她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？(假设起跳时船已静止)
答案 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，在她跳前后遵循动量守恒定律。她在跳出瞬间，船也要向后运动。所以人跳出时相对地的速度比在地上起跳时速度小，人不可能跳到岸上。
1.定义：发射炮弹时，炮弹从炮筒中飞出，炮身则向______。炮身的这种______运动叫作反冲。
2.规律：反冲现象中，系统内力很大，外力可忽略，满足______________。
3.反冲现象的防止及应用
(1)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的________，所以用枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。
(2)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______。
后退
后退
动量守恒定律
准确性
旋转
[思考判断]
(1)反冲现象可以用动量守恒定律来处理。( )
(2)一切反冲现象都是有益的。( )
(3)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理。( )
√
√
×
[观图助学]
火箭应用了反冲的原理，反冲过程动量守恒，它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前的速度。
知识点二 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：火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比。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
[思考判断]
(1)火箭点火后离开地面加速向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果。( )
(2)在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行。( )
(3)火箭获得的速度仅与喷气的速度有关。( )
×
×
√
(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。
(2)反冲中，相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以可以用动量守恒定律或在某一方向上应用动量守恒定律来处理。
(3)反冲中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总动能增加。
[要点归纳]
1.反冲现象的三个特点
核心要点
对反冲现象的理解
2.反冲现象中可应用动量守恒定律的三种情况
(1)系统不受外力或所受外力之和为零。
(2)系统虽然受到外力作用，但内力远远大于外力，外力可以忽略。
(3)系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变，可以在该方向上应用动量守恒定律。
3.在讨论反冲现象问题时，应注意以下几点
(1)速度的反向性
对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反，在列动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度应取负值。
(2)速度的相对性
反冲现象中存在相互作用的物体间发生相对运动，已知条件中告知的常常是物体的相对速度。在应用动量守恒定律时，应将相对速度转换为绝对速度(一般为对地速度)。
[例1] 如图所示，自行火炮连同炮弹的总质量为M，当炮管水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮的速度变为v2，仍向右行驶。则炮弹相对炮筒的发射速度v0为( )
[试题案例]
审题指导 对自行火炮和炮弹组成的系统，由于不受阻力作用，系统所受合外力为0，开炮过程中动量守恒，需要注意开炮后自行火炮的质量会减少。
解析 自行火炮水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒。设向右为正方向，发射前动量之和为Mv1，发射后系统的动量之和为(M－m)v2＋m(v2＋v0)，
由Mv1＝(M－m)v2＋m(v2＋v0)，
答案 B
[针对训练1] 某学习小组在探究反冲现象时，将质量为m1的一个小液化气瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化气瓶向外喷射气体作为船的动力。现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在Δt的时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，则喷射出质量为Δm的气体后，小船的速度是( )
答案 A
核心要点
火 箭
1.火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用。在火箭运动的过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，对于这一类的问题，可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为研究对象，取相互作用的整个过程为研究过程，运用动量守恒的观点解决问题。
[要点归纳]
[试题案例]
[例2] 火箭相对地面匀速飞行的速度为v0，某时刻的总质量为M，现火箭发动机向后喷出气体，若每次喷出的气体质量恒为m，相对于火箭的速度大小恒为u，不计空气阻力和地球引力，求第二次气体喷出后火箭的速度为多大。
审题指导 (1)题目中的速度u是相对于火箭的，而不是相对于地面的，不能直接代入动量守恒公式。
(2)若喷出气体后火箭速度分别为v1、v2，喷出的气体对地速度分别是v1－u和v2－u。
解析 火箭与被喷气体组成的系统不受外力作用，动量守恒。以v0方向为正方向，设喷出第一次气体、第二次气体后火箭速度分别为v1、v2，应用动量守恒定律，对第一次喷气过程有：
Mv0＝(M－m)v1＋m(v1－u)
对第二次喷气过程有：
(M－m)v1＝(M－2m)v2＋m(v2－u)
二式联立解得火箭喷出第二次气体后的速度为
[针对训练2] “世界航天第一人”是明朝的万户，如图所示，他把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。假设万户及其所携设备(火箭、椅子、风筝等)的总质量为M，点燃火箭后在极短的时间内，质量为m的燃气相对地面以v0的速度竖直向下喷出，忽略空气阻力的影响，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
答案 B
核心要点
物理模型——“人船模型”及应用
系统原来处于静止状态，在系统中物体发生相对运动的过程中，动量守恒或有一个方向动量守恒。
其实质就是初速度为0的系统中物体所做的反冲运动，系统满足某方向上的平均动量守恒。
[要点归纳]
1.“人船模型”的适用条件
2.模型特点
(1)遵从动量守恒定律，如图所示。
[试题案例]
[例3] 有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长，一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，然后他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，而后轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L(如图所示)。已知他自身的质量为m，则渔船的质量为( )
答案 B
[针对训练3] 如图所示，在一只大气球下方的长绳上，有一个质量为m1＝50 kg的人。气球和长绳的总质量为m2＝20 kg，长绳的下端刚好和水平面接触。当静止时人离地面的高度为h＝5 m。如果这个人开始沿绳向下滑，当他滑到绳下端时，他离地面的高度约(可以把人看成质点)( )
A.5 m B.3.6 m
C.2.6 m D.8 m
答案 B
核心
素养
物理观念
科学思维
科学态度与责任
1.了解什么是反冲现象和反冲在生活中的应用。
2.知道火箭的飞行原理和主要用途。
会应用动量守恒定律解决有关反冲问题。
了解航天技术的发展和宇宙航行。
知识点一 反冲现象
[观图助学]
两位同学在公园里划船。租船时间将到，她们把小船划向码头。当小船离码头大约2 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于2 m，跳到岸上绝对没有问题。于是她纵身一跳，结果却掉到了水里(如图)。她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？(假设起跳时船已静止)
答案 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，在她跳前后遵循动量守恒定律。她在跳出瞬间，船也要向后运动。所以人跳出时相对地的速度比在地上起跳时速度小，人不可能跳到岸上。
1.定义：发射炮弹时，炮弹从炮筒中飞出，炮身则向______。炮身的这种______运动叫作反冲。
2.规律：反冲现象中，系统内力很大，外力可忽略，满足______________。
3.反冲现象的防止及应用
(1)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的________，所以用枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。
(2)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______。
后退
后退
动量守恒定律
准确性
旋转
[思考判断]
(1)反冲现象可以用动量守恒定律来处理。( )
(2)一切反冲现象都是有益的。( )
(3)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理。( )
√
√
×
[观图助学]
火箭应用了反冲的原理，反冲过程动量守恒，它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前的速度。
知识点二 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：火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比。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
[思考判断]
(1)火箭点火后离开地面加速向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果。( )
(2)在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行。( )
(3)火箭获得的速度仅与喷气的速度有关。( )
×
×
√
(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。
(2)反冲中，相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以可以用动量守恒定律或在某一方向上应用动量守恒定律来处理。
(3)反冲中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总动能增加。
[要点归纳]
1.反冲现象的三个特点
核心要点
对反冲现象的理解
2.反冲现象中可应用动量守恒定律的三种情况
(1)系统不受外力或所受外力之和为零。
(2)系统虽然受到外力作用，但内力远远大于外力，外力可以忽略。
(3)系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变，可以在该方向上应用动量守恒定律。
3.在讨论反冲现象问题时，应注意以下几点
(1)速度的反向性
对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反，在列动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度应取负值。
(2)速度的相对性
反冲现象中存在相互作用的物体间发生相对运动，已知条件中告知的常常是物体的相对速度。在应用动量守恒定律时，应将相对速度转换为绝对速度(一般为对地速度)。
[例1] 如图所示，自行火炮连同炮弹的总质量为M，当炮管水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮的速度变为v2，仍向右行驶。则炮弹相对炮筒的发射速度v0为( )
[试题案例]
审题指导 对自行火炮和炮弹组成的系统，由于不受阻力作用，系统所受合外力为0，开炮过程中动量守恒，需要注意开炮后自行火炮的质量会减少。
解析 自行火炮水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒。设向右为正方向，发射前动量之和为Mv1，发射后系统的动量之和为(M－m)v2＋m(v2＋v0)，
由Mv1＝(M－m)v2＋m(v2＋v0)，
答案 B
[针对训练1] 某学习小组在探究反冲现象时，将质量为m1的一个小液化气瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化气瓶向外喷射气体作为船的动力。现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在Δt的时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，则喷射出质量为Δm的气体后，小船的速度是( )
答案 A
核心要点
火 箭
1.火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用。在火箭运动的过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，对于这一类的问题，可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为研究对象，取相互作用的整个过程为研究过程，运用动量守恒的观点解决问题。
[要点归纳]
[试题案例]
[例2] 火箭相对地面匀速飞行的速度为v0，某时刻的总质量为M，现火箭发动机向后喷出气体，若每次喷出的气体质量恒为m，相对于火箭的速度大小恒为u，不计空气阻力和地球引力，求第二次气体喷出后火箭的速度为多大。
审题指导 (1)题目中的速度u是相对于火箭的，而不是相对于地面的，不能直接代入动量守恒公式。
(2)若喷出气体后火箭速度分别为v1、v2，喷出的气体对地速度分别是v1－u和v2－u。
解析 火箭与被喷气体组成的系统不受外力作用，动量守恒。以v0方向为正方向，设喷出第一次气体、第二次气体后火箭速度分别为v1、v2，应用动量守恒定律，对第一次喷气过程有：
Mv0＝(M－m)v1＋m(v1－u)
对第二次喷气过程有：
(M－m)v1＝(M－2m)v2＋m(v2－u)
二式联立解得火箭喷出第二次气体后的速度为
[针对训练2] “世界航天第一人”是明朝的万户，如图所示，他把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。假设万户及其所携设备(火箭、椅子、风筝等)的总质量为M，点燃火箭后在极短的时间内，质量为m的燃气相对地面以v0的速度竖直向下喷出，忽略空气阻力的影响，重力加速度为g，下列说法正确的是( )
答案 B
核心要点
物理模型——“人船模型”及应用
系统原来处于静止状态，在系统中物体发生相对运动的过程中，动量守恒或有一个方向动量守恒。
其实质就是初速度为0的系统中物体所做的反冲运动，系统满足某方向上的平均动量守恒。
[要点归纳]
1.“人船模型”的适用条件
2.模型特点
(1)遵从动量守恒定律，如图所示。
[试题案例]
[例3] 有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长，一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，然后他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，而后轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L(如图所示)。已知他自身的质量为m，则渔船的质量为( )
答案 B
[针对训练3] 如图所示，在一只大气球下方的长绳上，有一个质量为m1＝50 kg的人。气球和长绳的总质量为m2＝20 kg，长绳的下端刚好和水平面接触。当静止时人离地面的高度为h＝5 m。如果这个人开始沿绳向下滑，当他滑到绳下端时，他离地面的高度约(可以把人看成质点)( )
A.5 m B.3.6 m
C.2.6 m D.8 m
答案 B