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1、第四节反冲运动第一章碰撞与动量守恒学习目标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解决反冲运动问题.3.了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素.内容索引知识探究新知探究 点点落空题型探究重点难点 各个击破达标检测当堂检测 巩固反馈知识探究导导学学探探究究在生活中常见到这样的情形：吹饱的气球松手后喷出气体，同时向相反方向飞去；点燃“钻天猴”的药捻，便会向后喷出亮丽的火焰，同时“嗖”的一声飞向天空；乌贼向后喷出水后，它的身体却能向前运动，结合这些事例，体会反冲运动的概念，并思考以下问题：(1)反冲运动的物体受力有什么特点？答案答案物体的不同部分受相反的作用力，在内力作
2、用下向相反方向运动.一、反冲运动答案(2)反冲运动过程中系统的动量、机械能有什么变化？答答案案反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力，所以可以用动量守恒定律来处理；反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的机械能增加.答案知识梳理知识梳理反冲运动1.定义：如果一个静止的物体在 的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向 的方向运动，这个现象叫做反冲.2.反冲运动的特点：是物体间作用力与 力产生的效果.3.反冲运动遵循的规律：反冲运动遵循 .内力相反反作用动量守恒定律即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)反冲运动可以用动量守恒定律来处理.()(2)章鱼、
3、乌贼的运动利用了反冲的原理.()(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.()答案导导学学探探究究(1)火箭飞行利用了怎样的工作原理？在分析火箭运动问题时可否应用动量守恒定律？答答案案火箭靠向后连续喷射高速气体飞行，利用了反冲原理.由于火箭与“高温、高压”燃气组成的系统内力很大，远大于系统所受重力及阻力，故可应用动量守恒定律.二、火箭答案(2)设火箭发射前的总质量是M，燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v，试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度v.答案答案在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以动量守恒.
4、取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总动量为0，发射后的总动量为mv(Mm)v则由动量守恒定律得0mv(Mm)v答案(3)分析提高火箭飞行速度的可行办法.答案故可以用以下办法提高火箭飞行速度：提高喷气速度；提高火箭的质量比；使用多级火箭，一般为三级.知识梳理知识梳理火箭的原理1.工作原理应用 运动，其反冲过程 守恒.它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得 的速度.2.影响火箭最终速度大小的因素(1)喷气速度；(2)火箭的质量比：指火箭起飞时的质量与燃料燃尽时的质量之比.喷气速度 ，质量比 ，火箭获得的速度 .答案反冲动量向前越大越大越大即学即用即学即用判断下列说法的正误.(1)火箭点火后离开地面
5、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.()答案题型探究一、反冲运动的应用例例1反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动.如果小车(含橡皮塞)的总质量M3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m0.1 kg.(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v2.9 m/s，求小车的反冲速度；答案解析答案答案0.1 m/s，方向与橡皮塞运动的方向相反(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60角，小车的反冲速度又如何(小车一直在水平方向运动)?答案答案0.05 m/s，方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反解
6、析解析小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒.以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向，有mvcos 60(Mm)v0负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反，反冲速度大小是0.05 m/s.答案解析针对训练针对训练1如图1所示是一门旧式大炮，炮车和炮弹的质量分别是M和m，炮筒与地面的夹角为，炮弹射出出口时相对于地面的速度为v0.不计炮车与地面的摩擦，则炮身向后反冲的速度大小v为_.解解析析取炮弹与炮车组成的系统为研究对象，因不计炮车与地面的摩擦，所以水平方向动量守恒.炮弹发射前，系统的总动量为零，炮弹发射后，炮弹的水平分速度为v0cos，根据动量守恒定律有：mv0cos Mv0图1解
7、析答案二、火箭原理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.例例2一火箭喷气发动机每次喷出m200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v1 000 m/s.设火箭质量M300 kg，发动机每秒钟喷气20次.忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响，求：(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？答案答案2 m/s解析解析选取火箭前进方向为正方向，设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的三次
8、气体为研究对象，答案解析(2)运动第1 s末，火箭的速度多大？答案解析答案答案13.5 m/s解析解析发动机每秒钟喷气20次，以火箭和喷出的20次气体为研究对象，据动量守恒定律得：(M20m)v2020mv0，针针对对训训练练2将静置在地面上、质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内火箭模型以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体.忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是解析答案三、反冲运动的应用“人船模型”例例3如图2甲所示，人在漂浮在水面上的小船上行走，小船同时向着相反的方向运动，其简化运动如图乙.不考虑船受到水的阻力.设人和船的质量分别为
9、m和M，人和船的位移分别为s1，s2，则：答案答案见解析图2(1)人的速度和船的速度有什么关系？答案解析(2)人和船的位移有什么关系？答案答案见解析答案解析解析解析因为任意时刻mv1Mv2，所以ms1Ms2，即人和船的位移与质量成反比.“人船模型人船模型”的特点和遵循的规律的特点和遵循的规律1.满足动量守恒定律：m1v1m2v20，也有m1s1m2s20.2.运动特点：人动船动，人静船静，人快船快，人慢船慢，人左船右；人、船的速度(平均速度或瞬时速度)与它们的质量成反比；人、船位移与它们的质量成反比，3.应用上述关系时要注意一个问题：即公式中v和s都是相对地面而言的.总结提升总结提升针针对对训
10、训练练3如图3所示，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，求人和船相对地面的位移各为多少？答案解析答案答案见解析图3答案解析例例4质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人，他们共同静止在距地面为h的高空中.现从热气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳能安全滑到地面，则软绳至少有多长？“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题，解决这类问题应明确：(1)适用条件：系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量为零；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
11、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.总结提升总结提升达标检测12341.(反冲运动的认识反冲运动的认识)(多选)下列属于反冲运动的是 A.向后划水，船向前运动B.用枪射击时，子弹向前飞，枪身后退C.用力向后蹬地，人向前运动D.水流过水轮机时，水轮机旋转方向与水流出方向相反答案2.(反反冲冲运运动动的的计计算算)步枪的质量为4.1 kg，子弹的质量为9.6 g，子弹从枪口飞出时的速度为855 m/s，步枪的反冲速度约为 A.2 m/s B.1 m/s C.3 m/s D.4 m/s答案1234解析解析解析以子弹从枪口飞出时速度的反方向为正方向，12343.(火火箭箭的的工工作
12、作原原理理)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推出，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解析解解析析火箭工作的原理是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管以很大速度喷出，使火箭获得反冲速度向前运动，故选B项.12344.(“人人船船”模模型型的的迁迁移移)如图4所示，质量为m，半径为r的小球，放在内半径为R，质量M3m的大空心球内，大球开始静止在光滑水平面上，求当小球由图中位置无初速度释放沿内壁滚到最低点时，大球移动的距离.答案解析图4