反沖運動-火箭二

1、.高二物理選修3-5 16.5反沖運動 火箭第二課時編寫人：楊晉豐 田久武 審稿人：田久武 編號：201904009 使用日期：2019年3月 預(yù) 學(xué) 案【預(yù)學(xué)目的】1經(jīng)歷實驗探究，認(rèn)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)象做出解釋；進一步進步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處，理解我國的航空、航天事業(yè)的宏大成就?！绢A(yù)習(xí)內(nèi)容】反沖運動與動量守恒在以下三種情況中均可用動量守恒定律解決反沖運動問題：1系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，滿足動量守恒的條件，可以用動量守恒定律解決反沖運動問題；2系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，外

2、力可以忽略 ，也可以用動量守恒定律解決反沖運動問題；3系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，系統(tǒng)的動量不守恒，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，那么系統(tǒng)的動量在該方向上的分量保持不變，可以用該方向上動量守恒解決反沖問題。 在討論反沖運動時應(yīng)注意以下兩點：（1） 速度的方向性。（2） 速度的相對性。在反沖運動中，假設(shè)條件是物體間的相對速度，利用動量守恒定律列方程時，一般應(yīng)把相對速度轉(zhuǎn)化為對地速度。【經(jīng)典體驗】如下圖，總質(zhì)量為M的氣球下端懸著質(zhì)量為m的人而靜止于高度為h的空中，欲使人能平安沿繩著地，人下方的繩至少應(yīng)為多長？ 分析與解：氣球和人原靜止于空中，說明系統(tǒng)所受合外力為零，故人

3、下滑過程中系統(tǒng)動量守恒。人著地時，繩梯至少應(yīng)觸及地面。因為人下滑過程中，人和氣球在應(yīng)意時刻的動量大小都相等，所以整個過程中平均動量守恒，假設(shè)設(shè)繩梯長為L,人沿繩下滑至地面的時間為t,由動量守恒定律，有 ML=高二物理選修3-5 16.5反沖運動 火箭第二課時編寫人：楊晉豐 田久武 審稿人：田久武 編號：201904009 使用日期：2019年3月探 究 案【探究目的】1經(jīng)歷實驗探究，認(rèn)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)象做出解釋；進一步進步運用動量守恒定律分析和解決實際問題的才能；3知道火箭的飛行原理和主要用處，理解我國的航空、航天事業(yè)的宏大成就?！咎骄績?nèi)容】 1

4、、影響火箭飛行速度的因素：a、 b、 2、一質(zhì)量為m的人站在?？堪哆叺男〈?，小船質(zhì)量為M，如今：1人以對地的程度速度v跳上岸；2人以對地的速度斜向上跳上岸，v和程度方向成角；3人以對船的程度速度u跳上岸；求上述三種情況下，人跳起后，小船后退的速度各是多大不計水的阻力？知識點二 人船模型例2 如圖16-5-1所示，長為、質(zhì)量為的小船停在靜水中，質(zhì)量為的人從靜止開場從船頭走到船尾，不計水的阻力，求船和人對地面的位移各為多少？圖16-5-1解析：以人和船組成的系統(tǒng)為研究對象，在人由船頭走到船尾的過程中，系統(tǒng)在程度方向不受外力作用，所以整個系統(tǒng)在程度方向動量守恒.當(dāng)人起步加速前進時，船同時向后做加速

5、運動；人勻速運動，那么船勻速運動；當(dāng)人停下來時，船也停下來. 設(shè)某時刻人對地的速度為v人，船對地的速度為v船，取人行進的方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律有：m人v人-m船v船=0即v船:v人=v人: m船. 因為人由船頭走到船尾的過程中，每一時刻都滿足動量守恒定律，所以每一時刻人的速度與船的速度之比，都與它們的質(zhì)量之比成反比.因此人由船頭走到船尾的過程中，人的平均速度與船的平均速度也與它們的質(zhì)量成反比.而人的位移s人= v人t，船的位移s船= v船t，所以船的位移與人的位移也與它們的質(zhì)量成反比，即s船: s人=m人: m船式是“人船模型的位移與質(zhì)量的關(guān)系，此式的適用條件：原來處于靜止?fàn)顟B(tài)的系統(tǒng)，

6、在系統(tǒng)發(fā)生相對運動的過程中，某一個方向的動量守恒. 由圖中可以看出：s船+s人= 由兩式解得s人=L，s船=L巧妙變式 兩個原來靜止的物體發(fā)生互相作用時，假設(shè)所受外力的矢量和為零，那么動量守恒.在互相作用的過程中，任一時刻兩物體的速度大小之比等于其質(zhì)量的反比；任意段時間內(nèi)，兩個物體通過的對地位移大小之比也等于質(zhì)量的反比.例3 氣球質(zhì)量為200 kg，載有質(zhì)量為50 kg的人，靜止在空中距地面20 m高的地方，如圖16-5-2所示，氣球下方懸根質(zhì)量可忽略不計的繩子，此人想從氣球上沿繩漸漸下滑至地面，為了平安到達地面，那么這根繩長至少為多少米？不計人的高度圖16-5-2解析：因為初始時氣球與人共同

7、靜止在空中，說明系統(tǒng)所受重力與空氣浮力平衡，當(dāng)人沿繩子下滑時，系統(tǒng)動量守恒. 設(shè)某一時刻人的對地速度大小為v，此時刻人的對地速度大小為v，那么由系統(tǒng)動量守恒得mv-Mv=0.設(shè)在人平安到達地面的條件下，軟梯的最小長度為H，那么當(dāng)人到達地面時，氣球離地高為H，那么 有=，解得：H=h=×20 m=25 m.巧解提示 1只要系統(tǒng)所受合外力為零，系統(tǒng)每時刻的總動量都不變.此題找出了互相作用的兩物體每一時刻的速度關(guān)系，即可進一步得出平均速度關(guān)系及位移關(guān)系，使問題的解決得以簡化.2畫出反映位移關(guān)系的草圖，對求解此類題目會有很大的幫助.知識點三 反沖運動與平拋運動的綜合例4 平板車停在程度光滑的

8、軌道上，平板車上有一人從固定在車上的貨廂邊沿程度方向順著軌道方向跳出，落在平板車地板上的A點，距貨廂程度間隔 為l=4 m，如圖16-5-3所示.人的質(zhì)量為m，車連同貨廂的質(zhì)量為M=4 m，貨廂高度為h=1.25 m，求：圖16-5-31車在人跳出后到落到地板期間的反沖速度；2人落在車板上并站定以后，車還運動嗎?車在地面上挪動的位移是多少?解析：人從貨廂邊跳離的過程，系統(tǒng)人、車和貨廂的動量守恒；人落到車上的過程中，程度方向系統(tǒng)動量守恒，人在空中運動過程中做平拋運動，而車做勻速直線運動. 人從貨廂邊跳離的過程，系統(tǒng)人、車和貨廂的動量守恒，設(shè)人的程度速度是v1.車的反沖速度是v2，那么mv1-Mv

9、2=0,v2=v1. 人跳離貨廂后做平拋運動，車以v2做勻速運動，運動時間為t=0.5 s，在這段時間內(nèi)人的程度位移s1和車的位移s2分別為s1=v1t,s2=v2t.如圖16-5-4可知圖16-5-4s1+s2=l,即v1t+v2t=l 那么v2= m/s=1.6 m/s. 車的程度位移為s2=v2t=1.6×0.5 m=0.8 m. 人落到車上A點的過程，系統(tǒng)程度方向的動量守恒程度方向系統(tǒng)沒受外力，而豎直方向支持力大于重力，合力不為零，人落到車上前的程度速度仍為v1，車的速度為v2，落到車上后設(shè)它們的共同速度為v，根據(jù)程度方向動量守恒得mv1-Mv2=M+mv,那么v=0. 故人

10、落到車上A點站定后車的速度為零.巧解提示 對這種過程復(fù)雜的問題，要把它分解成幾段簡單過程，然后按每段過程所遵循的規(guī)律分別列方程求解.高二物理選修3-5 16.5反沖運動 火箭第二課時編寫人：楊晉豐 田久武 審稿人：田久武 編號：201904009 使用日期：2019年3月訓(xùn) 練 案1.一個質(zhì)量為M的平板車靜止在光滑的程度面上，在平板車的車頭與車尾站著甲、乙兩人，質(zhì)量分別為m1和m2，當(dāng)兩人相向而行時 A.當(dāng)m1> m2時，車子與甲運動方向一致 B. 當(dāng)v1> v2時，車子與甲運動方向一致C. 當(dāng)m1v1=m2v2時，車子靜止不動 D. 當(dāng)m1v1>m2v2時，車子運動方向與乙

11、運動方向一致2裝有炮彈的火炮總質(zhì)量為m1，炮彈的質(zhì)量為m2，炮彈射出炮口時對地的速率為v。，假設(shè)炮管與程度地面的夾角為，那么火炮后退的速度大小為 Am2 v。/m1 Bm2Vo/m1一m2Cm2vocos/ m1一m2 Dm2vocos/m13 質(zhì)量為M的玩具汽車?yán)|(zhì)量為m的小拖車，在程度地面上以速度v勻速前進，某一時刻拉拖車的線突然斷了，而小汽車的牽引力不變，汽車和拖車與地面間的動摩擦因數(shù)一樣，一切阻力也不變。那么在小拖車停頓運動時，小汽車的速度大小為 。4 一個士兵坐在皮劃艇上，他連同裝備和皮劃艇的總質(zhì)量共120kg。這個士兵用自動步槍在2s時間內(nèi)沿程度方向連續(xù)射出10發(fā)子彈，每發(fā)子彈的質(zhì)量為10g，子彈分開步槍口時相對步槍的速度為800m/s。射擊前皮劃艇是靜止的。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？5.一質(zhì)量為m的人站在?？堪哆叺男〈?、小船質(zhì)量為M，如今：1人以對地的程度速度v跳上岸；2人以對地的速度斜向上跳上岸，v和程度方向成角；3人以對船的速度u斜向上跳上岸，u與程度方向成角；求上述三種情況下，人跳起后，小船后退的速