2022年高二物理下學期 第6周 反沖運動導學案

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1、2022年高二物理下學期 第6周 反沖運動導學案 1．動量守恒定律的表達式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′. 若兩物體相互作用后都靜止，則m1v1＋m2v2＝0. 若兩物體相互作用前的速度為零，相互作用后的速度分別為v1′和v2′，則m1v1′＋m2v2′＝0. 2．牛頓第三定律：相互作用的兩個物體間的作用力大小相等、方向相反、作用在同一條直線上． 3．反沖運動 反沖運動是一種常見的現象．射擊時子彈向前飛出，槍身會向后退；節(jié)日放煙花時，火藥氣體向下噴出，煙花會向上飛．它們共同的特點是：當一個物體向某一方向射出(或拋出)其中的一部分時，這個物體的剩余部分將向相反方向運

2、動．在拋射的短暫時間內，物體系統(tǒng)不受外力作用或所受外力作用遠小于內力，反沖運動遵循動量守恒定律． 4．火箭的發(fā)射利用了反沖現象．燃料燃盡時火箭獲得的最終速度由噴氣速度v和質量比m(M)(火箭開始飛行時的質量與燃料燃盡時的質量之比)兩個因素決定． 解決學生疑難點： 一、反沖運動的特點及應用 [問題設計] 兩位同學在公園里劃船，租船的時間將到，他們把小船劃向碼頭．當小船離碼頭大約1.5 m左右時，有一位同學心想：自己在體育課上立定跳遠的成績從未低于2 m，跳到岸上絕對沒有問題．于是她縱身一跳，結果卻掉到了水里，她為什么不能如她所想的那樣跳到岸上呢？ 答案 這位同學與船(包

3、括船上的同學)組成的系統(tǒng)在不考慮水阻力的情況下，水平方向所受合外力為零，系統(tǒng)水平方向動量守恒．她在跳出瞬間，船要向后運動． [要點提煉] 1．反沖運動的特點及遵循的規(guī)律 (1)反沖運動的特點：反沖運動是相互作用的物體之間的作用力與反作用力產生的效果． (2)反沖運動過程中一般滿足： ①系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零；②系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內力遠大于外力；③系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，但系統(tǒng)在某一方向上不受外力或外力在該方向上的分力之和為零．所以反沖運動遵循動量守恒定律． 2．討論反沖運動應注意的兩個問題 (1)速度的反向性 對于原來靜止的整體，拋出部分具有速度時，剩余部分的

4、反沖是相對于拋出部分來說的，兩者運動方向必然相反． (2)速度的相對性 反沖運動中存在相互作用的物體間發(fā)生相對運動，已知條件中告知的常常是物體間的相對速度，在應用動量守恒定律時，應將相對速度轉換為對地速度． 二、火箭的工作原理 [問題設計] 設火箭發(fā)射前的總質量是M，燃料燃盡后的質量為m，火箭燃氣的噴射速度為v，試求燃料燃盡后火箭飛行的最大速度v′. 答案 在火箭發(fā)射過程中，由于內力遠大于外力，所以動量守恒．取火箭的速度方向為正方向，發(fā)射前火箭的總動量為0，發(fā)射后的總動量為mv′－(M－m)v 則由動量守恒定律得mv′－(M－m)v＝0 所以v′＝m(M－m)v＝－1(M)v

5、 [要點提煉] 1．火箭燃料燃盡時火箭獲得的最大速度由噴氣速度v和質量比m(M)(火箭起飛時的質量與火箭除燃料外的箭體質量之比)兩個因素決定． 2．火箭噴氣屬于反沖類問題，是動量守恒定律的重要應用．在火箭運動的過程中，隨著燃料的消耗，火箭本身的質量不斷減小，對于這一類的問題，可選取火箭本身和在相互作用的時間內噴出的全部氣體為研究對象，取相互作用的整個過程為研究過程，運用動量守恒的觀點解決問題． 一、反沖運動的應用 例1 反沖小車靜止放在水平光滑玻璃上，點燃酒精，水蒸氣將橡皮塞水平噴出，小車沿相反方向運動．如果小車的總質量M＝3 kg，水平噴出的橡皮塞的質量m＝0.1 kg. (1)若

6、橡皮塞噴出時獲得的水平速度v＝2.9 m/s，求小車的反沖速度． (2)若橡皮塞噴出時速度大小不變，方向與水平方向成60°角，小車的反沖速度又如何？ 答案 (1)0.1 m/s，方向與橡皮塞運動的方向相反 (2)0.05 m/s，方向與橡皮塞運動的方向相反 二、火箭問題分析 例2 一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m＝200 g的氣體，氣體離開發(fā)動機時速度v＝1 000 m/s，設火箭質量M＝300 kg，發(fā)動機每秒噴氣20次，求： (1)當第3次氣體噴出后，火箭的速度多大？ (2)運動第1 s末，火箭的速度多大？ 答案 (1)2 m/s (2)13.5 m/s 1．(單選)假設一

7、個人靜止于完全光滑的水平冰面上，現欲離開冰面，下列方法中可行的是( ) A．向后踢腿 B．手臂向后甩 C．在冰面上滾動 D．脫下外衣水平拋出 答案 D 2．(單選)一裝有柴油的船靜止于水平面上，船前艙進水，堵住漏洞后用一水泵把前艙的油抽往后艙，如圖2所示．不計水的阻力，船的運動情況是( ) 圖2 A．向前運動 B．向后運動 C．靜止 D．無法判斷 答案 A 3．(單選)靜止的實驗火箭，總質量為M，當它以對地速度v0噴出質量為Δm的高溫氣體后，火箭的速度為( ) A.M－Δm(Δmv0) B．－M－Δm(Δmv0)C.M(Δmv0) D．－M(Δmv0)

8、 答案 B [概念規(guī)律題組] 1．(雙選)下列哪些措施有利于增加噴氣式飛機的飛行速度( ) A．使噴出的氣體速度增大 B．使噴出的氣體溫度更高 C．使噴出的氣體質量更大 D．使噴出的氣體密度更小 答案 AC 2．(單選)某人站在靜止于水面的船上，從某時刻開始，人從船頭走向船尾，水的阻力不計，則下列說法不正確的是( ) A．人勻速運動，船則勻速后退，兩者的速度大小與它們的質量成反比 B．人走到船尾不再走動，船也停止不動 C．不管人如何走動，人在行走的任意時刻人和船的速度方向總是相反，大小與它們的質量成反比 D．船的運動情況與人行走的情況無關 答案 D 解析 由動

9、量守恒定律可知，A、B、C正確，本題選D. 3．(單選)一輛小車置于光滑水平桌面上，車左端固定一水平彈簧槍，右端安一網兜．若從彈簧槍中發(fā)射一粒彈丸，恰好落在網兜內，結果小車將(空氣阻力不計)( ) A．向左移動一段距離停下 B．在原位置不動 C．向右移動一段距離停下 D．一直向左移動 答案 A 4．(單選)一炮艇在湖面上勻速行駛，突然從船頭和船尾同時向前和向后發(fā)射一發(fā)炮彈，設兩炮彈質量相同，相對于地的速率相同，牽引力、阻力均不變，則船的動量和速度的變化情況是( ) A．動量不變，速度增大 B．動量變小，速度不變 C．動量增大，速度增大 D．動量增大，速度減小 答案

10、A [方法技巧題組] 5．(單選)一個靜止的質量為M的原子核，放射出一個質量為m的粒子，粒子離開原子核時相對于核的速度為v0，原子核剩余部分的速率等于( ) A．v0 B.M－m(m)v0 C.M(m)v0 D.2m－M(m)v0 答案 C 6．(單選)一個人在地面上立定跳遠的最好成績是x，假設他站在船頭要跳上距離在L遠處的平臺上，水對船的阻力不計，如圖1所示．則( ) 圖1 A．只要L＜x，他一定能跳上平臺 B．只要L＜x，他有可能跳上平臺 C．只要L＝x，他一定能跳上平臺 D．只要L＝x，他有可能跳上平臺 答案 B 7．(單選)質量相等的A、B兩球之間壓縮一根輕質彈簧(不拴接)，靜置于光滑水平桌面上，當用板擋住小球A而只釋放B球時，B球被彈出落到距桌邊水平距離為s的地面上，如圖2所示．若再次以相同力壓縮該彈簧，取走A左邊的擋板，將A、B同時釋放，則B球的落地點距桌邊水平距離為( ) 圖2 A.2(s) B.sC．s D.2(2)s 答案 D