物理：第1章第四節(jié)《反沖運(yùn)動(dòng)》課件（粵教版選修3-5）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 第四節(jié)反沖運(yùn)動(dòng) 課前自主學(xué)案 核心要點(diǎn)突破 課標(biāo)定位 課堂互動(dòng)講練 第四節(jié) 知能優(yōu)化訓(xùn)練 課標(biāo)定位 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道反沖運(yùn)動(dòng)的含義和反沖運(yùn)動(dòng)在技術(shù)上的應(yīng)用 2 知道火箭的飛行原理 了解我國(guó)在火箭技術(shù)上的巨大成就和偉大貢獻(xiàn) 3 能應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解釋反沖現(xiàn)象并能計(jì)算有關(guān)問(wèn)題 重點(diǎn)難點(diǎn) 1 反沖運(yùn)動(dòng) 2 應(yīng)用反沖原理處理火箭問(wèn)題 課前自主學(xué)案 一 反沖運(yùn)動(dòng)1 反沖 當(dāng)一個(gè)物體向某一方向射出 或拋出 它的一部分時(shí) 這個(gè)物體的剩余部分向 方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象 相反 2 原理 反沖運(yùn)動(dòng)的原理是 當(dāng)系統(tǒng)所受的外力的矢量和為零或外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力時(shí) 系統(tǒng)的總動(dòng)量守恒 這時(shí) 如果系統(tǒng)的一部分獲得了某一方向的動(dòng)量 系統(tǒng)的剩余部分就會(huì)在這一方向的相反方向上獲得同樣大小的動(dòng)量 表達(dá)公式 動(dòng)量守恒定律 0 m1v1 m2v2 思考感悟劃船時(shí) 船槳向后劃水 水對(duì)槳有向前的推力 是不是也應(yīng)用了反沖 提示 反沖是物體在內(nèi)力作用分裂為兩部分 它們的運(yùn)動(dòng)方向相反 劃船時(shí) 水不是船的一部分 運(yùn)動(dòng)方向也不一定相反 不是反沖 二 火箭1 火箭是 最重要的應(yīng)用之一 中國(guó)是火箭的故鄉(xiāng) 2 火箭的工作原理當(dāng)火箭推進(jìn)劑燃燒時(shí) 從尾部噴出的氣體具有很大的動(dòng)量 根據(jù)動(dòng)量守恒定律 火箭獲得大小相等 方向相反的動(dòng)量 因而發(fā)生連續(xù)的反沖現(xiàn)象 動(dòng)量守恒定律 3 火箭的最終速度火箭燃料燃盡時(shí)火箭獲得的 由噴氣速度和火箭開(kāi)始飛行時(shí)的質(zhì)量與燃料燃盡時(shí)的質(zhì)量 兩個(gè)因素決定 最終速度 之比 核心要點(diǎn)突破 一 反沖運(yùn)動(dòng)的理解1 反沖是靜止或運(yùn)動(dòng)的物體通過(guò)分離出部分物質(zhì) 而使自身在反方向獲得速度的現(xiàn)象 實(shí)際上是相互作用的物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果 2 反沖運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 如果沒(méi)有外力作用或外力遠(yuǎn)小于物體間的相互作用力 可利用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理 3 反沖運(yùn)動(dòng)中由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 于是系統(tǒng)的總動(dòng)能增加 反沖運(yùn)動(dòng)是作用力與反作用力都做正功的典型事例 4 研究反沖運(yùn)動(dòng)的目的是找到反沖速度的規(guī)律 求反沖速度的關(guān)鍵是確定相互作用的對(duì)象和各物體對(duì)地的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 特別提醒 1 剩余部分的反沖是相對(duì)于拋出部分來(lái)說(shuō) 兩者運(yùn)動(dòng)方向必然相反 做數(shù)值計(jì)算時(shí) 注意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?則反方向的另一部分的速度應(yīng)取負(fù)值 列表達(dá)式時(shí) 也可以把負(fù)號(hào)包含在相關(guān)字母中 2 反沖運(yùn)動(dòng)中存在相互作用的物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng) 已知條件中告知的常常是物體的相對(duì)速度 在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí) 應(yīng)將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換為絕對(duì)速度 一般為對(duì)地速度 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 1 單選 運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開(kāi)始工作后 火箭做加速運(yùn)動(dòng)的原因是 A 燃料燃燒推動(dòng)空氣 空氣反作用推動(dòng)火箭B 火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后噴出 氣體的反作用力推動(dòng)火箭C 火箭吸入空氣 然后向后排出 空氣對(duì)火箭的反作用力推動(dòng)火箭D 火箭燃料燃燒發(fā)熱 加熱周?chē)諝?空氣膨脹推動(dòng)火箭 解析 選B 火箭工作的原理是反沖運(yùn)動(dòng) 是火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈴奈膊繃姽苎杆賴姵鰰r(shí) 使火箭獲得反沖速度 故B項(xiàng)正確 二 爆炸問(wèn)題1 物體發(fā)生爆炸時(shí) 物體間的相互作用突然發(fā)生 相互作用力為變力 作用時(shí)間很短 作用力很大 且遠(yuǎn)大于系統(tǒng)受的外力 故可用動(dòng)量守恒定律來(lái)處理 2 在爆炸過(guò)程中 因有其他形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 所以系統(tǒng)的動(dòng)能會(huì)增加 3 由于爆炸類問(wèn)題作用時(shí)間很短 作用過(guò)程中物體的位移很小 一般可忽略不計(jì) 可以把作用過(guò)程作為一個(gè)理想化的過(guò)程 簡(jiǎn)化 處理 即作用后還從作用前瞬間的位置以新的動(dòng)量開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 特別提醒 對(duì)于爆炸類問(wèn)題 由于相互作用力是變力 用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解非常復(fù)雜 甚至根本就無(wú)法求解 但用動(dòng)量守恒定律求解時(shí) 只需要考慮過(guò)程的始末狀態(tài) 而不需要考慮過(guò)程的具體細(xì)節(jié) 這正是用動(dòng)量守恒定律求解問(wèn)題的優(yōu)點(diǎn) 即時(shí)應(yīng)用 即時(shí)突破 小試牛刀 2 單選 設(shè)斜上拋物體在通過(guò)軌跡的最高位置時(shí) 突然炸裂成質(zhì)量不等的兩塊 已知其中一塊沿原水平方向做平拋運(yùn)動(dòng) 則另一塊的運(yùn)動(dòng)不可能是 A 反方向平拋運(yùn)動(dòng)B 斜上拋運(yùn)動(dòng)C 自由落體運(yùn)動(dòng)D 原方向平拋運(yùn)動(dòng) 解析 選B 斜上拋物體在最高點(diǎn)時(shí)的動(dòng)量方向水平 爆炸后 合動(dòng)量的方向也應(yīng)是水平方向 故選B 課堂互動(dòng)講練 平板車(chē)停在水平光滑的軌道上 平板車(chē)上有一人從固定在車(chē)上的貨廂邊沿水平方向順著軌道方向跳出 落在平板車(chē)地板上的A點(diǎn) 距貨廂水平距離為l 4m 如圖1 4 1所示 人的質(zhì)量為m 車(chē)連同貨廂的質(zhì)量為M 4m 貨廂高度為h 1 25m 求 圖1 4 1 1 車(chē)在人跳出后到落到地板期間的反沖速度 2 人落在平板車(chē)地板上并站定以后 車(chē)還運(yùn)動(dòng)嗎 車(chē)在地面上移動(dòng)的位移是多少 思路點(diǎn)撥 人從貨廂上跳出的過(guò)程中 人與貨廂及車(chē)組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒 人落到車(chē)上的過(guò)程中 系統(tǒng)水平方向動(dòng)量仍守恒 人在空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中做平拋運(yùn)動(dòng) 而車(chē)做勻速直線運(yùn)動(dòng) 人落到車(chē)上A點(diǎn)的過(guò)程 系統(tǒng)水平方向的動(dòng)量守恒 水平方向系統(tǒng)沒(méi)有受外力 而豎直方向支持力大于重力 合力不為零 人落到車(chē)上前的水平速度仍為v1 車(chē)的速度為v2 落到車(chē)上后設(shè)它們的共同速度為v 根據(jù)水平方向動(dòng)量守恒得 mv1 Mv2 M m v 可得v 0 故人落到車(chē)上A點(diǎn)站定后車(chē)的速度為零 答案 1 1 6m s 2 不運(yùn)動(dòng)0 8m 圖1 4 3 一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m 200g的氣體 氣體離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出時(shí)的速度v 1000m s 相對(duì)地面 設(shè)火箭質(zhì)量M 300kg 發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次 1 當(dāng)?shù)谌螝怏w噴出后 火箭的速度多大 2 運(yùn)動(dòng)第1s末 火箭的速度多大 答案 1 2m s 2 13 5m s 方法總結(jié) 由于每次噴出氣體的速度是相對(duì)地面的且恒定 因此 多次噴出與一次噴出 其質(zhì)量為多次的總和 是等效的 這樣處理使解題過(guò)程得到了簡(jiǎn)化 方法二就是這樣處理的 另外 火箭噴第幾次氣體過(guò)程中 不要寫(xiě)成Mvn nmv 因?yàn)閲姎膺^(guò)程中火箭的質(zhì)量要減少 如圖1 4 4所示 長(zhǎng)為l 質(zhì)量為M的小船停在靜水中 一個(gè)質(zhì)量為m的人站立在船頭 若不計(jì)水的阻力 在人從船頭走到船尾的過(guò)程中 船和人的對(duì)地位移各是多少 圖1 4 4 圖1 4 5 方法總結(jié) 人船模型 中開(kāi)始系統(tǒng)靜止 任一時(shí)刻系統(tǒng)的水平總動(dòng)量始終為零 人停下 船也靜止 解題時(shí)應(yīng)畫(huà)出各物體的始末位置關(guān)系草圖 找出水平位移的關(guān)系 也可將這一模型推廣到其他類似問(wèn)題 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全