《2015高中物理 1.3 动量守恒定律的应用 第四课时 学案（教科版选修3-5）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2015高中物理 1.3 动量守恒定律的应用 第四课时 学案（教科版选修3-5）（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.3 动量守恒定律的应用 第四课时反冲现象与火箭的发射反冲现象与火箭的发射学习目标定位 1.认识反冲运动，能举出几个反冲运动的实例.2.结合动量守恒定律对反冲现象作出解释；进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力.3.知道火箭的飞行原理和主要用途，了解我国航空、航天事业的巨大成就，激发学生热爱祖国的情感1动量守恒定律的表达式：m1v1m2v2m1v1m2v2.(1)式中的速度具有相对性，需选用同一参考系(2)公式是矢量式，列方程时首先选取正方向(3)动量守恒定律具有系统性，应用动量守恒定律分析问题时，首先明确研究对象是由哪些物体组成的系统，以及此系统经历了怎样的物理过程，并合理选择
2、初、末状态2牛顿第三定律：相互作用的两个物体间的作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上3反冲现象遵循动量守恒定律4火箭的发射就是利用了反冲现象，火箭向后喷出高速气体，使火箭获得较大的向前速度5火箭的最大速度取决于两个条件一是向后的喷气速度，二是质量比，即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比现代火箭能达到的质量比不超过 10.一、反冲运动的特点及应用问题设计用手拿着球挤压一弹簧，当两手同时松开时，我们会看到球被弹出，同时弹簧也被弹出，试分析弹簧被弹出的原因？答案 由于力的作用是相互的，球对弹簧有一反作用力，使弹簧做反冲运动要点提炼1反冲运动：根据动量守恒定律，如果一个静止的物体在内力
3、的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动这个现象叫做反冲2反冲运动的特点及遵循的规律：(1)反冲运动的特点：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(2)反冲运动过程中一般满足：系统不受外力或所受外力之和为零；系统虽然受到外力作用，但内力远远大于外力；系统虽然所受外力之和不为零，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；所以反冲运动遵循动量守恒定律3讨论反冲运动应注意两个问题：(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(2)速度的相对性反冲运动中存在相互作
4、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对地速度例 1 反冲小车放在水平玻璃上，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的总质量是 M3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量是 m0.1 kg.(1)若橡皮塞喷出时获得水平速度 v2.9 m/s，求小车的反冲速度(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成 60角，小车的反冲速度又是如何？解析 (1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零，系统总动量为零根据动量守恒定律，mv(Mm)v0vv2.9 m/s0.1 m/smMm0.130.1负号表示小车运动方向与橡皮塞
5、运动的方向相反，反冲速度大小是 0.1 m/s.(2)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒mvcos 60(Mm)v0v m/s0.05 m/smvcos 60Mm0.1 2.9 0.530.1负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲速度大小是 0.05 m/s.答案 (1)0.1 m/s，方向与橡皮塞运动的方向相反(2)0.05 m/s，方向与橡皮塞运动的方向相反例 2 如图 1 所示，带有半径为 R 的 1/4 光滑圆弧的小车其质量为 M，置于光滑水平面上，一质量为 m 的小球从圆弧的最顶端由静止释放，则小球离开小车时，小球和小车的速度分别为多少？(重力加速度为 g)图 1解析
6、由题目知：水平面光滑，系统在水平方向不受外力；圆弧轨道光滑，小球滚下时系统的机械能无损失所以可由水平方向动量守恒结合机械能守恒求解小球和小车组成的系统在水平方向动量守恒，且全过程满足机械能守恒设小球、小车分离时，小球的速度为 v1，方向向左，小车的速度为 v2，方向向右，则：mv1Mv20mgR mv Mv 122 1122 2由解得 v1，v22MgRMm2m2gRMMm答案 2MgRMm2m2gRMMm二、火箭的工作原理例 3 一火箭喷气发动机每次喷出 m200 g 的气体，喷出的气体相对地面的速度 v1 000 m/s.设此火箭初始质量 M300 kg，发动机每秒喷气 20 次，在不考虑
7、地球引力及空气阻力作用的情况下，火箭发动机 1 s 末的速度是多大？解析 在不考虑地球引力及空气阻力作用的情况下，火箭和气体组成的系统动量守恒以火箭和它在 1 s 内喷出的气体为研究对象设火箭 1 s 末的速度为 v，1 s 内共喷出质量为20m 的气体，以火箭前进的方向为正方向由动量守恒定律得(M20m)v20mv0解得 v m/s13.5 m/s20mvM20m20 0.2 1 00030020 0.2即火箭发动机 1 s 末的速度大小是 13.5 m/s.答案 13.5 m/s要点提炼1火箭燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度 v 和质量比(火箭开始飞行时的质量与Mm燃料燃尽时的质量之
8、比)两个因素决定2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动量守恒定律的应用反冲和火箭Error!Error!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推出，气体的反作用力推动火箭C火箭吸入空气，然后向后排出，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
9、析 火箭的工作原理是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压气体从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确答案为 B.2假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上，现欲离开冰面，下列方法中可行的是( )A向后踢腿 B手臂向后甩C在冰面上滚动 D脱下外衣水平抛出答案 D解析 向后踢腿和手臂向后甩，都是人体间的内力，不会使人前进在光滑冰面上由于不存在摩擦力，故无法完成滚动动作而水平抛出衣服能获得反方向的速度，故可滑离冰面3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，求燃料燃尽后火箭的飞行速度为 v.答案 (1)vMm解析 在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以动量守恒取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总动量为 0，发射后火箭的总动量为 mv(Mm)v则由动量守恒定律得mv(Mm)v0所以 vvvMmm(Mm1)4.如图 2 所示，载人气球原来静止在空中，与地面距离为 h，已知人的质量为 m，气球的质量(不含人的质量)为 M.若人要沿轻绳梯返回地面，则轻绳梯的长度至少为多长？图 2答案 hMmM解析 人与气球组成的系统，动量守恒设人到地面时，气球上升高度为 H，如图所示由动量守恒定律得：MHmh 解得：Hh.mM所以轻绳梯的长度至少为LHhh.MmM
