高中物理 第十六章 运量守恒定律 第5节 反冲运动 火箭教师用书 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

第5节反冲运动火箭1.知道反冲运动的概念及反冲运动的应用．2.理解反冲运动的原理并能解决相应问题．3．了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素．一、反冲1．定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动的现象．2．反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置是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，以减小反冲的影响．1．(1)反冲运动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．()提示：(1)√(2)×(3)√二、火箭1．工作原理：是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大速度．2．构造：主要有两大部分：箭体和燃料．3．特点：箭体和喷出的燃料气体满足动量守恒定律．4．影响火箭获得速度大小的因素(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2000m/s～4000m/s.(2)质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大．2．(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．()提示：(1)×(2)√知识点一对反冲运动的理解1．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)反冲运动中，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．2．讨论反冲运动应注意的三个问题(1)速度的方向性：对于原来静止的整体，当被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1分的运动方向为正方向，则反方向的这一部分的速度就要取负值．(2)速度的相对性：反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度．但是动量守恒定律中要求速度是对同一惯性参考系的速度(通常为对地的速度)．因此应先将相对速度转换成对地的速度，再列动量守恒定律方程．(3)变质量问题：在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究．一个质量为m的物体从高处自由下落，当物体下落h时突然炸裂成两块，其中质量为m1的一块恰好能沿竖直方向回到开始下落的位置，求刚炸裂时另一块的速度v2.[思路点拨]以炸裂时分裂成的两块m1和(m－m1)组成的系统为研究对象，在炸裂的这一极短的时间内，系统受到的合外力即重力并不为零，但炸裂时的爆炸力远大于系统的重力，系统在竖直方向的动量可认为近似守恒．[解析]取竖直向下的方向为正方向，炸裂前的两部分是一个整体，物体的动量为p＝mv＝m.刚炸裂结束时向上运动并返回出发点的一块m1，其速度大小与炸裂前相同，动量方向与规定的正方向相反．p1＝m1v1＝－m1由动量守恒定律有mv＝m1v1＋(m－m1)v2代入解得：v2＝由于v2>0，说明炸裂后另一块的运动方向竖直向下．[答案]方向竖直向下本例中爆炸只发生在一瞬间，也只有在这一瞬间，系统的内力才远远大于系统所受的合外力，总动量近似守恒，如果爆炸结束，巨大的内力已经不存在了，系统的总动量不再守恒，明确这一研究阶段的始末状态，是求解这类问题的关键．1.某小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化气瓶固定在质量为m2的小模具船上，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，已知打开液化气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(1)喷射出质量为Δm的气体后，小船的速度是多少？(2)喷射出Δm气体的过程中，小船所受气体的平均作用力的大小是多少？解析：(1)由动量守恒定律得：0...