2021春人教版選擇性必修 第一冊第一章動量守恒定律反沖現(xiàn)象火箭(學(xué)案)

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1、 反沖現(xiàn)象 火箭 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．理解反沖運(yùn)動概念及其特點(diǎn)，理解反沖運(yùn)動的物理實(shí)質(zhì)。 2．能夠運(yùn)用動量守恒定律分析、解決有關(guān)反沖運(yùn)動的問題。 3．知道火箭的飛行原理及其應(yīng)用。 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】 反沖運(yùn)動的特點(diǎn)及應(yīng)用動量守恒定律對反沖運(yùn)動進(jìn)行定量計(jì)算。 【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】 如何運(yùn)用動量守恒定律分析、解決反沖運(yùn)動問題。 【學(xué)習(xí)過程】 一、自主學(xué)習(xí) 1．反沖運(yùn)動 一個靜止的物體在_________的作用下分裂為兩部分，一部分向某個方向運(yùn)動，另 外一個部分必然向__________方向運(yùn)動，這個現(xiàn)象叫反沖運(yùn)動。

2、 2．特點(diǎn) （1）物體的不同部分在________作用下向相反方向運(yùn)動。 （2）在反沖運(yùn)動中，系統(tǒng)的合外力一般不為零；但內(nèi)力?__________外力，可認(rèn)為 反沖運(yùn)動中系統(tǒng)______________________。 3．反沖現(xiàn)象的應(yīng)用和防止 （1）應(yīng)用： ①______________________________________。 ②______________________________________。 ③______________________________________。 （2）避免有害的反沖運(yùn)動 射擊

3、時，子彈向前飛去，槍身向后發(fā)生反沖，這就會影響射擊準(zhǔn)確性等。所以用步 槍射擊時要把槍身抵在______，以減少反沖的影響。 二、發(fā)射 1．發(fā)射火箭的原理 火箭是利用了反沖原理，發(fā)射火箭時，尾管中噴射出的高速氣體有動量，根據(jù)動量 守恒定律，火箭就獲得向上的動量，從而向上飛去。 1?/?4 質(zhì)量為?m?的人在遠(yuǎn)離任何星體的太空中，與他旁邊的飛船相對靜止。由于沒有力 的作用，他與飛船總保持相對靜止?fàn)顟B(tài)。這個人手中拿著一個質(zhì)量為Δm?的小物體?，F(xiàn) 在他以相對與飛船為?u?的速度把小物體拋出。 （1）小物體的動量改變量是多少？

4、 （2）人的動量改變量是多少？ （3）人的速度該變量是多少？ 2．影響火箭獲得速度大小的因素： （1）____________； （2）質(zhì)量比（火箭______的質(zhì)量與火箭____________質(zhì)量之比）； （3）______越大，______越大，火箭最終獲得的速度就越大。 3．現(xiàn)代火箭主要用來發(fā)射探測儀器、常規(guī)彈頭或核彈頭、人造衛(wèi)星或宇宙飛船， 即利用火箭作為運(yùn)載工具。 【典型例題】 一個連同裝備總質(zhì)量為?M=100kg?的宇航員在距離飛船?x=45m?處相對飛船處于靜止 狀態(tài)。他帶有一個裝有?m0=0.5kg?氧氣的貯氣筒，貯氣筒

5、上有一個可以使氧氣以?v=50m/s 的速度噴出的噴嘴，宇航員必須向著飛船相反方向放出氧氣，才能回到飛船。同時還要 保留一部分氧氣供途中呼吸用，宇航員的耗氧率為?Q=2.5×104?kg/s。不考慮噴出的氧氣 對設(shè)備及宇航員總質(zhì)量的影響，如果在開始返回時瞬時噴出?0.1kg?氧氣，宇航員能否安 全返回飛船？ 【課堂練習(xí)】 1.一架噴氣式飛機(jī)飛行的速度是?800m/s，如果它噴出的氣體相對飛機(jī)的速度小于 800m/s，那么以地面為參考系，氣體的速度方向?qū)嶋H上是與飛機(jī)飛行的方向相同的。如 果在這

6、種情況下繼續(xù)噴出氣體，飛機(jī)的速度還會增加嗎？為什么？ 2.一個連同裝備共有?100kg?的航天員，脫離宇宙飛船后，在離飛船?45m?的位置與 飛船處于相對靜止的狀態(tài)。裝備中有一個高壓氣源，能以50m/s?的速度噴出氣體。航天 員為了能在?10min?內(nèi)返回飛船，他需要在開始返回的瞬間一次性向后噴出多少氣體？ 2?/?4 3.用火箭發(fā)射人造地球衛(wèi)星，假設(shè)最后一節(jié)火箭的燃料用完后，火箭殼體和衛(wèi)星一 起以?7.0×103m/s?的速度繞地球做勻速圓周運(yùn)動。已知衛(wèi)星的質(zhì)量為?500kg，最后一節(jié)火 箭殼體的質(zhì)量為?100kg。某時刻火箭殼體與衛(wèi)

7、星分離，分離時衛(wèi)星與火箭殼體沿軌道切 線方向的相對速度為?1.8×103m/s。試分析計(jì)算：分離后衛(wèi)星的速度增加到多大？火箭殼 體的速度是多大？分離后它們將如何運(yùn)動？ 4.一個士兵坐在皮劃艇上，他連同裝備和皮劃艇的總質(zhì)量是?120kg。這個士兵用自 動步槍在?2s?內(nèi)沿水平方向連續(xù)射出?10?發(fā)子彈，每發(fā)子彈的質(zhì)量是?10g，子彈離開槍口 時相對步槍的速度是?800m/s。射擊前皮劃艇是靜止的，不考慮水的阻力。 （1）每次射擊后皮劃艇的速度改變多少？ （2）連續(xù)射擊后皮劃艇的速度是多大？ （3）連續(xù)射擊時槍所受到的平均反沖作用力是多大？ 5

8、．假定冰面是光滑的，某人站在冰凍河面的中央，他想到達(dá)岸邊，則可行的辦法 是（ ） A．步行 B．揮動雙臂 C．在冰面上滾動 D．脫去外衣拋向岸的反方向 6．下列屬于反沖運(yùn)動的有（ ） A．噴氣式飛機(jī)的運(yùn)動 B．火箭的遠(yuǎn)動 C．直升機(jī)的運(yùn)動 D．反擊式水輪機(jī)的運(yùn)動 7．一只青蛙，蹲在置于水平地面上的長木板一端，并沿板的方向朝另一端跳，在 下列情況下，青蛙一定不能跳過長木板的是（ ） A．木板的上表面光滑而底面粗糙 B．木板的上表面粗糙而底面光滑 C．木板的上下表面都粗糙 D．木板的上下表面都光滑 8．一個連同裝備共有?100kg?的航天

9、員，脫離宇宙飛船后，在離飛船?45m?的位置與 飛船處于相對靜止的狀態(tài)。裝備中有一個高壓氣源，能以?50m/s?的速度噴出氣體。 航天員為了能在?10min?時間內(nèi)返回飛船，他需要在開始返回的瞬間一次性向后噴 出多少氣體？ 9．在沙堆上有一木塊，質(zhì)量?m1=5kg，木塊上放一爆竹，質(zhì)量?m2=0.01kg。點(diǎn)燃爆 竹后，木塊陷入沙中深度為?s=5cm，若沙對木塊的平均阻力為?58N，不計(jì)爆竹中火藥的 3?/?4 質(zhì)量和空氣阻力，求爆竹上升的最大高度。

10、 10．甲、乙兩個溜冰者，兩人質(zhì)量分別為?48kg?和?50kg。甲手里拿著質(zhì)量為?2kg?的 球，兩人均以?2m/s?的速率在冰面上相向滑行，冰面光滑。甲將球傳給乙，乙再將球拋 給甲，這樣拋接若干次后，乙的速率為零（最后球仍留在甲手中），則甲的速率為多少？ 11．在水平軌道上放置一門質(zhì)量為?M?的炮車，發(fā)射炮彈的質(zhì)量為?m，炮車與地面 間摩擦不計(jì)，當(dāng)炮身與水平方向成?θ?角發(fā)射炮彈時，炮彈相對炮身的出口速度為?v0，試 求炮車后退的速度多大？ 12．如圖所示，物體?A?和?B?質(zhì)量分別為?m1?和?m2，其圖示直角邊長分別為?a?和?B。 設(shè)?B?與水平地面無摩擦，當(dāng)?A?由?O?頂端從靜止開始滑到?B?的底端時，B?的水平位移是 多少？ 13．一架噴氣式飛機(jī)飛行速度是?800m/s，如果它噴出的氣 體相對飛機(jī)的速度小于?800m/s，那么以地面為參考系，氣體的速度反向?qū)嶋H上是與飛機(jī) 飛行的方向相同的。如果在這種情況下繼續(xù)噴出氣體，飛機(jī)的速度還會增加嗎？為什么？ 4?/?4