高中物理 第十六章 动量守恒定律 5 反冲运动火箭名师导航学案 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反冲运动火箭名师导航知识梳理1.反冲指在_____________下，系统内一部分物体向某一方向发生_____________时，系统内其余部分向________________方向发生______________________的现象.2.爆炸的特点是:____________________动量守恒，由其他形式的能转化为机械能.疑难突破对反冲运动的正确理解剖析:反冲运动（1）反冲是静止或运动的物体通过分离出部分物质，而使自身在反方向获得加速的现象，实际上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）反冲运动的过程中，如果没有外力作用或外力的作用远小于物体间的相互作用力，可利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，于是系统的总动能增加，反冲运动是作用力与反作用力都做正功的典型事例.（4）研究反冲运动的目的是找反冲速度的规律，求反冲速度的关键是确定相互作用的对象和各物体对地的运动状态.（5）应用：反冲运动有利也有弊，有利的一面我们可以应用，比如反击式水轮发电机、喷气式飞机、火箭、宇航员在太空行走等等.反冲运动不利的一面则需要尽力去排除，比如开枪或开炮时反冲运动对射击准确性的影响等.问题探究问题：通过实验探究影响小火箭反冲速度大小的因素是什么？探究：实验材料：相同规格的小火箭四支竖直发射架秒表砝码实验步骤：①把四支小火箭分成二组，每组两支，固定在竖直发射架上.②向第一组的两支小火箭加质量相同的发射火药调节气体喷出口，使第一支的喷气口大于第二支的喷气口.③调节使第二组小火箭的喷气口相同，在第一支火箭上固定一小质量的砝码.④依次点燃发射，用秒表记录火箭从发射到落地的时间.探究结论：火箭的反冲速度和火箭的质量及发射过程中喷出气体的速度有关.典题精讲【例1】火箭喷气发动每次喷出m=200g气体，喷出气体相对地面的速度为v=1000m/s，设火箭初始质量M=300kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1s末的速度是多大？思路解析：选火箭和1s内喷出的气体为研究对象，设火箭1s末速度为V，1s内共喷出质量为20m的气体，选火箭前进方向为正方向，由动量守恒定律得，（M-20m）V-20mv=0解得V=mMmv2020≈13.5m/s故火箭1s末的速度约13.5m/s.答案：13.5m/s【例2】在太空中有一枚相对太空站处于静止状态的火箭，突然喷出质量为m的气体，喷出速度为v0（相对太空站），紧接着再喷出质量也为m的另一部分气体，此后火箭获得速度为v（相对太空站）.火箭第二次喷射的气体（相对太空站）的速度为多大？思路解析：本题所出现的速度都是以太空站为参考系的，根据动量守恒定律，规定v0方向为正，有：1第一次喷射后，0=mv0+（M-m）v1，v1=)(0mMmv,负号表示v1方向跟v0反向.第二次喷射后，（M-m）v1=mv2-（M-2m）vmv2=（M-2m）v-mv0所求速度为v2=(mM-2)v-v0.答案：v2=(mM-2)v-v0.【例3】质量为m1的热气球吊筐中有一质量为m2的人，共同静止在距地面为h的高空中，现从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，求软绳至少有多长.思路解析：人和气球原来静止，说明人和气球组成的系统所受外力（重力和浮力）的合力为零，在人沿软绳下滑过程中，它们所受的重力和空气的浮力都不变，因此，系统的合外力仍为零，动量守恒.设人下滑的平均速度（对地）为v，气球上升的平均速度（对地）为v′，并选定向下为正方向，根据动量守恒定律有0=vm2+vm1两边同乘人下滑的时间得0=vm2t+vm1′t则气球上升的高度H=|tv'|=hmm12人要安全到达地面，绳长至少为：L=H+h=hmmm121.答案：hmmm121知识导学本节的知识点是对动量守恒定律的应用，重点是理解反冲的定义和特点，明确反冲过程中决定冲力大小的各个因素，理解爆炸的意义.爆炸可以看作是特殊的一类反冲.疑难导析在应用动量守恒定律分析反冲运动的有关特性时，必须注意的问题：（1）剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说，两者运动方向必然相反，做数值计算时，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，列表达式时，也可把负号包含在相关字母中.（2）把物体中的一部分抛出和剩余部分产生反冲都需要经历一个过程，直到部分物体离开整体...