高中物理 第十六章 动量守恒定律 5 反冲运动 火箭学案 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

5反冲运动火箭一、反冲运动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，另一部分必然向相反的方向运动的现象．2．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．3．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，以减少反冲的影响．两位同学在公园里划船，租船的时间将到，他们把小船划向码头．当小船离码头大约1.5m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2m，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(右图)，她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？提示：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．二、火箭1．火箭的工作原理利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的速度．2．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2000～4000m/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．2011年11月1日清晨5时58分10秒，中国“长征”二号F遥八运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火发射，火箭将“神舟”八号飞船成功送入近地点200千米、远地点330千米的预定轨道．如图所示为“神舟”八号发射过程中的几个瞬间，图甲是火箭点火开始飞行的瞬间，图乙是助推器分离的瞬间，图丙是火箭一、二级分离的瞬间．现代使用的航天火箭几乎都分成几级．在使用时，总是让第一级火箭先燃烧，当燃尽了全部推进剂以后，就被丢弃并点燃第二级火箭……那么，为什么火箭要这样分级制造呢？分级会带来多大的好处呢？提示：分级火箭有利于提高火箭的最终速度．假设有两枚火箭，一枚是单级火箭，一枚是两级火箭．第一枚火箭的发射重量是2000千克，其中装有1500千克的推进剂，则其质量比是4.根据速度公式可以算出，它的最终速度可以达到每秒3470米．第二枚火箭由各重1000千克的两级火箭组成，它们分别装有750千克的推进剂．表面看来后者的总重与推进剂的重量都与前者相同，但效果却显著不同．由于在使用时，第一级火箭在推进剂燃烧完以后可以把它整个抛弃，剩下第二级火箭单独前进．所以它的最后质量只有250千克，因此它的质量比是2000250＝8，比第一枚火箭提高了一倍．计算表明，依靠第一级火箭的推力，可以达到1175米/秒的速度，然后依靠第二级火箭，又可以进一步把速度提高到5200米/秒，其速度比单级火箭整整快了近50%.考点一对反冲运动的理解1．反冲运动的特点及其遵循的规律(1)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，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．(2)反冲运动中，以下三种情况均可应用动量守恒定律解决①系统不受外力或所受外力之和为零，满足动量守恒的条件，可以用动量守恒定律解决反冲运动问题．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，也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题．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．①内力的存在不会改变系统的动量，但内力做功往往会改变系统的总动能.②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.反冲运动是作用力和反作用力都做正功的典型事例.2．分析反冲运动应注意的问题(1)速度的反向性问题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．...