高中物理 1.4 動量守恒定律的應用（第4課時）課件 教科版選修3-5 .ppt

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,,第一章 碰撞與動量守恒,1.3 動量守恒定律的應用 第四課時 ——反沖現(xiàn)象與火箭的發(fā)射,1.認識反沖運動，能舉出幾個反沖運動的實例. 2.結(jié)合動量守恒定律對反沖現(xiàn)象作出解釋；進一步提高運用動量守恒定律分析和解決實際問題的能力. 3.知道火箭的飛行原理和主要用途，了解我國航空、航天事業(yè)的巨大成就，激發(fā)學生熱愛祖國的情感.,學習目標定位,,,,,學習探究區(qū),一、反沖運動的特點及應用,二、火箭的工作原理,一、反沖運動的特點及應用,問題設計,,用手拿著球擠壓一彈簧，當兩手同時松開時，我們會看到球被彈出，同時彈簧也被彈出，試分析彈簧被彈出的原因？ 答案 由于力的作用是相互的，球?qū)椈捎幸环醋饔昧?，使彈簧做反沖運動.,要點提煉,,1.反沖運動：根據(jù)動量守恒定律，如果一個靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個部分，一部分向某個方向運動，另一部分必然向相反的方向運動.這個現(xiàn)象叫做反沖. 2.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(chǎn)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 ； ②系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力 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 ；所以反沖運動遵循 定律.,之和為零,遠遠大于,外力在該方向上的分力之和為零,動量守恒,3.討論反沖運動應注意兩個問題： (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，剩余部分的反沖是相對于拋出部分來說的，兩者運動方向必然 . (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的相對速度，在應用動量守恒定律時，應將相對速度轉(zhuǎn)換為 速度.,相反,對地,例1 反沖小車放在水平玻璃上，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(zhì)量是M＝3 kg，水平噴出的橡皮塞的質(zhì)量是m＝0.1 kg. (1)若橡皮塞噴出時獲得水平速度v＝2.9 m/s，求小車的反沖速度.,解析 小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)所受外力之和為零，系統(tǒng)總動量為零. 根據(jù)動量守恒定律，mv＋(M－m)v′＝0,v′＝－ v＝－ ×2.9 m/s＝－0.1 m/s 負號表示小車運動方向與橡皮塞運動的方向相反，反沖速度大小是0.1 m/s. 答案 0.1 m/s，方向與橡皮塞運動的方向相反,(2)若橡皮塞噴出時速度大小不變，方向與水平方向成60°角，小車的反沖速度又是如何？,解析 小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒. mvcos 60°＋(M－m)v″＝0 v″＝－ ＝－ m/s＝－0.05 m/s 負號表示小車運動方向與橡皮塞運動的方向相反，反沖速度大小是0.05 m/s. 答案 0.05 m/s，方向與橡皮塞運動的方向相反,例2 如圖1所示，帶有半徑為R的1/4光滑圓弧 的小車其質(zhì)量為M，置于光滑水平面上，一質(zhì) 量為m的小球從圓弧的最頂端由靜止釋放，則 小球離開小車時，小球和小車的速度分別為多 少？(重力加速度為g),圖1,解析 由題目知：水平面光滑，系統(tǒng)在水平方向不受外力；圓弧軌道光滑，小球滾下時系統(tǒng)的機械能無損失.所以可由水平方向動量守恒結(jié)合機械能守恒求解. 小球和小車組成的系統(tǒng)在水平方向動量守恒，且全過程滿足機械能守恒.設小球、小車分離時，小球的速度為v1，方向向左，小車的速度為v2，方向向右，則： mv1－Mv2＝0 ①,mgR＝ mv ＋ Mv ② 由①②解得v1＝ ，v2＝ 答案,返回,二、火箭的工作原理,例3 一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m＝200 g的氣體，噴出的氣體相對地面的速度v＝1 000 m/s.設此火箭初始質(zhì)量M＝300 kg，發(fā)動機每秒噴氣20次，在不考慮地球引力及空氣阻力作用的情況下，火箭發(fā)動機1 s末的速度是多大？,解析 在不考慮地球引力及空氣阻力作用的情況下，火箭和氣體組成的系統(tǒng)動量守恒.,以火箭和它在1 s內(nèi)噴出的氣體為研究對象.設火箭1 s末的速度為v′，1 s內(nèi)共噴出質(zhì)量為20m的氣體，以火箭前進的方向為正方向. 由動量守恒定律得 (M－20m)v′－20mv＝0 解得v′＝ m/s＝13.5 m/s 即火箭發(fā)動機1 s末的速度大小是13.5 m/s. 答案 13.5 m/s,要點提煉,,1.火箭燃料燃盡時火箭獲得的最終速度由 和質(zhì)量比 (火箭開始飛行時的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(zhì)量之比)兩個因素決定. 2.火箭噴氣屬于 類問題，是 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(zhì)量不斷減小，對于這一類的問題，可選取火箭本,噴氣速度v,反沖,動量守恒定律,身和在相互作用的時間內(nèi)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.,返回,課堂要點小結(jié),返回,動量守恒定律的應用 反沖和火箭,反沖運動,原理：動量守恒定律 反沖運動模型及拓展,火箭的工作原理,,,,,,自我檢測區(qū),1,2,3,4,1,2,3,4,1.運送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后，火箭做加速運動的原因是( ) A.燃料燃燒推動空氣，空氣反作用力推動火箭 B.火箭發(fā)動機將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出，氣體的反 作用力推動火箭 C.火箭吸入空氣，然后向后排出，空氣對火箭的反作用力 推動火箭 D.火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周圍空氣，空氣膨脹推動火箭,1,2,3,4,解析 火箭的工作原理是利用反沖運動，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓氣體從尾噴管迅速噴出時，使火箭獲得反沖速度，故正確答案為B. 答案 B,1,2,3,4,2.假設一個人靜止于完全光滑的水平冰面上，現(xiàn)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,解析 向后踢腿和手臂向后甩，都是人體間的內(nèi)力，不會使人前進.在光滑冰面上由于不存在摩擦力，故無法完成滾動動作.而水平拋出衣服能獲得反方向的速度，故可滑離冰面.,D,1,2,3,4,3.設火箭發(fā)射前的總質(zhì)量是M，燃料燃盡后的質(zhì)量為m，火箭燃氣的噴射速度為v，求燃料燃盡后火箭的飛行速度為v′.,解析 在火箭發(fā)射過程中，由于內(nèi)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)射后火箭的總動量為mv′－(M－m)v,1,2,3,4,則由動量守恒定律得 mv′－(M－m)v＝0 所以v′＝ v＝ v 答案 ( －1)v,1,2,3,4,4.如圖2所示，載人氣球原來靜止在空中，與地面 距離為h，已知人的質(zhì)量為m，氣球的質(zhì)量(不含人 的質(zhì)量)為M.若人要沿輕繩梯返回地面，則輕繩梯 的長度至少為多長？,圖2,解析 人與氣球組成的系統(tǒng)，動量守恒. 設人到地面時， 氣球上升高度為H，如圖所示.,1,2,3,4,由動量守恒定律得： MH＝mh解得：H＝ h. 所以輕繩梯的長度至少為 L＝H＋h＝ h. 答案 h,