高中物理 第16章 第5节 反冲运动 火箭课件 新人教版选修3-5

成才之路·物理路漫漫其修远兮吾将上下而求索人教版·选修3-5第十六章　动量守恒定律成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5动量守恒定律第十六章第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5第五节　反冲运动　火箭第十六章第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5 ※ 了解反冲运动的动量守恒 ※※ 明确反冲运动问题的处理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，巩固前面所学知识 ※ 了解反冲运动在航天航空中的应用第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5我国宋代就发明了火箭(如图甲)，火箭上扎一个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后火箭由于反冲向前运动。现代火箭，原理与古代火箭相同(如图乙)，你知道我国“长征”号系列火箭是怎样先后将“神舟”号系列载人飞船送上太空的吗？INCLUDEPICTURE"10.TIF"　　　第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-51.定义一个静止的物体在_____的作用下分裂为两部分，一部分向某一方向运动，另一部分必然向_____方向运动的现象。2．特点(1)物体的不同部分在_____作用下向相反方向运动。(2)反向运动中，相互作用力一般较大，通常可以用_____________来处理。反冲运动内力相反内力动量守恒定律第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-53．反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边_____。(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的________，所以用步枪射击时要把枪身抵在_____，以减少反冲的影响。旋转准确性肩部第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-51.火箭现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得__________向前推进的飞行器。2．火箭的工作原理当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的_____，根据动量守恒定律，火箭获得大小相等、方向相反的_____，因而发生连续的_____现象，随着推进剂的消耗，火箭的质量逐渐减小，加速度不断增大，当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。火箭反作用力动量动量反冲第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-53．影响火箭速度大小的因素(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2.5km/s，提高到3～4km/s需很高的技术水平。(2)质量比：火箭__________时的质量与火箭除燃料外的_____质量之比，现代火箭能达到的质量比不超过10。4．现代火箭的主要用途利用火箭作为_____工具，例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等。开始飞行箭体运载第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5一、反冲运动的特点及其遵循的规律1．特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。(2)反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加。2．反冲运动中，以下三种情况均可应用动量守恒定律解决(1)系统不受外力或所受外力之和为零，满足动量守恒的条件，可以用动量守恒定律解决反冲运动问题。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(2)系统虽然受到外力作用，但内力远远大于外力，外力可以忽略，也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题。(3)系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变，可以在该方向上应用动量守恒定律。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5二、分析反冲运动应注意的问题1．速度的反向性问题对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反。在列动量守恒方程时，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。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-52．相对速度问题反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度。由于动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的速度，通常为对地的速度。因此应先将相对速度转换成对地的速度后，再列动量守恒定律方程。3．变质量问题在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5某学习小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化气瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化气瓶向外喷射气体作为船的动力。现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在Δt的时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，则喷射出质量为Δm的气体后，小船的速度是多少？第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5答案：eq\f(Δmv1,m1＋m2－Δm)解析：由动量守恒定律得：(m1＋m2－Δm)v船－Δmv1＝0得：v船＝eq\f(Δmv1,m1＋m2－Δm)。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5三、“人船模型”的处理方法1．“人船模型”问题的特征两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒。在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。这样的问题归为“人船模型”问题。2．处理“人船模型”问题的关键(1)利用动量守恒，确定两物体速度关系，再确定两物体通过的位移的关系。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5由于动量守恒，所以任一时刻系统的总动量为零，动量守恒式可写成m1v1＝m2v2的形式(v1、v2为两物体的瞬时速率)， 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明任意时刻的瞬时速率都与各物体的质量成反比。所以全过程的平均速度也与质量成反比。进而可得两物体的位移大小与各物体的质量成反比，即eq\f(x1,x2)＝eq\f(m2,m1)。(2)解题时要画出各物体的位移关系草图，找出各长度间的关系。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(3)适用条件“人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题。适用条件是：①系统由两个物体组成且相互作用前静止，系统总动量守恒。②在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒，注意两物体的位移是相对同一参考系的位移。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5两位同学在公园里划船。租船时间将到，她们把小船划向码头。当小船离码头大约2m左右时，有一位同学心想：自己在体育课上立定跳远的成绩从未低于2m，跳到岸上绝对没有问题。于是她纵身一跳，结果却掉到了水里(如图)。她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？(假设起跳时船已静止)第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5解析：若立定跳远时，人离地时速度为v，如果从船上起跳时，人离船时速度为v′，船的反冲速度为v′船，由能量关系E＝eq\f(1,2)mv2，E＝eq\f(1,2)mv′2＋eq\f(1,2)Mv′eq\o\al(2,船)所以v′<v，人跳出的距离变小，所以人掉到了水里。正是由于船的反冲导致了此结果。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5 一个连同装备总质量为M＝100kg的宇航员，在距离飞船s＝45m处与飞船处于相对静止状态，他准备对太空中的哈勃望远镜进行维修，宇航员背着装有质量为m0＝0.5kg的O2贮气筒，筒内有一个可以使O2以v＝50m/s的速度喷出的喷嘴。宇航员在维修完毕哈勃望远镜后，必须向着返回飞船方向的反方向释放O2，才能回到飞船，同时又必须保留一部分O2供途中宇航员呼吸之用，宇航员的耗氧率为Q＝2.5×10－4kg/s，如果不考虑喷出O2对设备与宇航员总质量的影响，则：反冲运动第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(1)喷出多少O2，宇航员才能安全返回飞船？(2)为了使总耗氧量最低，应该一次喷出多少氧气？返回时间是多少？解析：(1)以飞船为参考物，设沿着飞船运动的方向为正方向，并设喷出质量为m(kg)O2时宇航员获得的速度是v′，对于“宇航员和喷出的O2”这一系统而言，在喷气方向上由动量守恒可得：(M－m)v′－mv＝0，考虑M≫m，有v′＝mv/M①宇航员返回时做匀速运动，历时t＝s/v′②第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5又筒内O2的总质量满足关系为m0＝Qt＋m③联立①②③三式得：m0＝Qs·eq\f(M,mv)＋m代入数据得：m1＝0.05kg，m2＝0.45kg，即宇航员喷出0.05kg或0.45kg的O2时，返回去刚好把剩余的O2呼吸完，假如喷出的O2介于m1和m2之间，则返回后还有剩余的O2，故本问题的答案是：喷出的O2介于0.05kg～0.45kg之间，即可安全返回。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(2)为了使耗氧量最低，设喷出m(kg)O2，则耗氧为：Δm＝Qt＋m④结合上面①②两式就有：Δm＝eq\f(QsM,mv)＋m＝eq\f(2.25×10－2,m)＋m当m＝eq\f(2.25×10－2,m)时，Δm有极小值，即m＝eq\r(2.25×10－2)kg＝0.15kg，耗氧量最低，此时返回的时间为t＝eq\f(s,v′)＝eq\f(sM,mv)＝600s。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5答案：(1)0.05kg～0.45kg　(2)0.15kg；600s点评：本题中宇航员所带的氧气量一定，问题是要将它合理分配给呼吸和喷气两个方面使用，并能保证宇航员安全返回飞船。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5装有炮弹的大炮总质量为M，炮弹的质量为m，炮筒水平放置，炮弹水平射出时相对炮口的速度为v0，则炮车后退的速度大小为(　　)A.eq\f(m,M)v0　　　　　　B．eq\f(mv0,M＋m)C.eq\f(mv0,M－m)D．v0答案：A第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5解析：设炮车后退速度大小为v1，则炮弹对地的水平速度大小为(v0－v1)，根据动量守恒定律，(M－m)v1＝m(v0－v1)，所以v1＝eq\f(m,M)v0。故正确答案为A。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5 一火箭喷气发动机每次喷出m＝200g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1000m/s，设火箭质量M＝300kg，发动机每秒喷气20次。(1)当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？(2)运动第1s末，火箭的速度多大？火箭的应用第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5解析：方法一：喷出气体运动方向与火箭运动方向相反，系统动量守恒。(M－m)v1－mv＝0所以v1＝eq\f(mv,M－m)。第二次气体喷出后，火箭速度为v2，有(M－2m)v2－mv＝(M－m)v1所以v2＝eq\f(2mv,M－2m)第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5第三次气体喷出后，火箭速度为v3，有(M－3m)v3－mv＝(M－2m)v2所以v3＝eq\f(3mv,M－3m)＝eq\f(3×0.2×1000,300－3×0.2)m/s＝2m/s。依次类推，第n次气体喷出后，火箭速度为vn，有(M－nm)vn－mv＝[M－(n－1)m]vn－1所以vn＝eq\f(nmv,M－nm)第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5因为每秒喷气20次，所以1s末火箭速度为v20＝eq\f(20mv,M－20m)＝eq\f(20×0.2×1000,300－20×0.2)m/s＝13.5m/s方法二：整体选取研究对象，运用动量守恒定律求解(1)设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的三次气体为研究对象，据动量守恒定律得：(M－3m)v3－3mv＝0所以v3＝eq\f(3mv,M－3m)＝2m/s第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(2)以火箭和喷出的20次气体为研究对象(M－20m)v20－20mv＝0所以v20＝eq\f(20mv,M－20m)＝13.5m/s答案：2m/s；13.5m/s第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是(　　)A．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭B．火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭C．火箭吸入空气，然后向后推出，空气对火箭的反作用力推动火箭D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5答案：B解析：火箭工作的原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得的反冲速度，故正确答案为选项B。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5 如图所示，长为L、质量为M的船停在静水中，一个质量为m的人(可视为质点)站在船的左端，在人从船头走到船尾的过程中，船与人相对地的位移大小分别为多少？(忽略水对船的阻力)人船模型问题第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5解析：选人和船为一系统，由于系统在水平方向不受外力作用，所以系统在水平方向上动量守恒，设某一时刻人的对地速度为v，船的速度大小为v′，选人的运动方向为正方向，由动量守恒定律得mv－Mv′＝0。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5在人与船相互作用的过程中，上式始终成立，不难想到，船的运动受人运动的制约，当人加速运动时，船亦加速运动；当人匀速运动时，船亦匀速运动；当人停止运动时，船也停止运动，设人从船头到船尾的过程中，人的对地位移大小为x1，船的对地位移大小为x2，所以eq\f(x1,x2)＝eq\f(v,v′)，又从图可见x1＋x2＝L，联立三式可解得x1＝eq\f(M,M＋m)L，x2＝eq\f(m,M＋m)L。点评：在人船模型中，某物体位移易误认为相对另一物体的位移。第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5(湖北黄冈中学2014～2015学年高二下学期期中)质量为M的气球上有一质量为m的猴子，气球和猴子静止在离地高为h的空中，从气球上放下一架不计质量的软梯，为使猴子沿软梯安全滑至地面，则软梯至少应为多长？答案：eq\f(m＋Mh,M)第十六章　第五节成才之路·高中新课程·学习指导·人教版·物理·选修3-5解析：设下降过程中，气球上升高度为H，由题意知猴子下落高度为h，取猴子和气球为系统，系统所受合外力为零，所以在竖直方向动量守恒，由动量守恒定律得：Meq\f(H,t)＝meq\f(h,t)解得H＝eq\f(mh,M)所以软梯长度至少为L＝H＋h＝eq\f(m＋Mh,M)