高中物理 第一章 碰撞与动量守恒 第四节 反冲运动学案 粤教版选修3-5-粤教版高二选修3-5物理学案VIP免费

第四节反冲运动1.知道反冲运动的含义和反冲运动在技术上的应用．2.知道火箭的飞行原理；了解我国在火箭技术上的巨大成就和伟大贡献．3.能应用动量守恒定律解释反冲现象并能计算有关问题．一、反冲运动1．定义：当一个物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时，这个物体的剩余部分向相反方向运动的现象．2．原理：反冲运动的原理是动量守恒定律．当系统所受的外力的矢量和为零或外力远小于内力时，系统的总动量守恒．这时，如果系统的一部分获得了某一方向的动量，系统的剩余部分就会在这一方向的相反方向上获得同样大小的动量．3．表达式：0＝m1v1′＋m2v2′．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．火箭是动量守恒定律最重要的应用之一．中国是火箭的故乡．2．工作原理：当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭获得大小相等、方向相反的动量，因而发生连续的反冲现象．3．火箭的最终速度：火箭燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度和火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比两个因素决定．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)√对反冲运动的进一步理解1．明确反冲运动的特点(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．理解反冲运动的原理及适用的公式反冲运动和碰撞、爆炸有类似之处，相互作用力常为变力且作用力很大，可以认为内力远大于外力，系统动量守恒或某个方向上动量守恒，因此可以用动量守恒定律处理反冲运动的问题．若系统初始动量为零，动量守恒定律为：m1v1′＋m2v2′＝0；若系统初始动量不为零，设分离前系统总质量为M，分离质量为m，分离前系统速度为v1，m分离速度为v2′，剩余部分速度为v1′，根据动量守恒定律得：(M－m)v1′＋mv2′＝Mv1.3．讨论反冲运动应注意的问题(1)用动量守恒定律可以解决的三种反冲运动问题：①反冲运动过程中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分析解决问题．②反冲运动过程中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分析解决问题．③反冲运动过程中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，可以用该方向上动量守恒分析解决．(2)速度的反向性问题：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，理论上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就要取负值．(3)相对速度问题：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．(4)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．(1)内力的存在，不会影响系统的动量守恒．(2)内力做的功往往会改变系统的总动能．命题视角1对反冲运动的简单应用步枪的质量是4.1kg，子弹的质量为9.6g，子弹从枪口飞出时速度为855m/s，则步枪的反冲速度为多大？[思路点拨]枪膛内火药燃气的推力远大于外界对枪的作用力，枪与子弹组成的系统动量守恒，原来系统动量为零，子弹射出后的动量与枪的动量之矢量和为零，两物体动量大小应相等．已知枪、子弹的质量，也已知子弹出枪口时的速度，由动量守恒定律，可求出枪获得的反冲速度．[解析]已知枪的质量M＝4.1kg，子弹的质量m＝0.0096kg，子弹从枪口飞出时的速度v0＝855m/s，设...