第1章 第4節(jié)　反沖運(yùn)動(dòng)

1、.第四節(jié)反沖運(yùn)動(dòng)學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.理解反沖運(yùn)動(dòng)的概念及反沖運(yùn)動(dòng)的一些應(yīng)用2知道反沖運(yùn)動(dòng)的原理3會(huì)應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題重點(diǎn)、難點(diǎn)4理解火箭的工作原理及決定火箭最終速度大小的因素.反沖運(yùn)動(dòng)1定義根據(jù)動(dòng)量守恒定律，假如一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng)，這個(gè)現(xiàn)象叫做反沖2反沖原理反沖運(yùn)動(dòng)的根本原理是動(dòng)量守恒定律，假如系統(tǒng)的一部分獲得了某一方向的動(dòng)量，系統(tǒng)的其他部分就會(huì)在這一方向的反方向上獲得同樣大小的動(dòng)量3公式假設(shè)系統(tǒng)的初始動(dòng)量為零，那么動(dòng)量守恒定律的形式變?yōu)閙vMmv0，此式說(shuō)明，做反沖運(yùn)動(dòng)的兩部分的動(dòng)量大小相等

2、、方向相反，而它們的速率與質(zhì)量成反比1做反沖運(yùn)動(dòng)的兩部分的動(dòng)量一定大小相等，方向相反2一切反沖現(xiàn)象都是有益的×3章魚(yú)、烏賊的運(yùn)動(dòng)利用了反沖的原理1反沖運(yùn)動(dòng)中，內(nèi)力做功的代數(shù)和是否為零？【提示】不為零反沖運(yùn)動(dòng)中，兩部分受到的內(nèi)力做功的代數(shù)和為正值2兩位同學(xué)在公園里劃船，當(dāng)小船離碼頭大約1.5 m時(shí)，有一位同學(xué)心想：自己在體育課上立定跳遠(yuǎn)的成績(jī)從未低于2 m，跳到岸上絕對(duì)沒(méi)有問(wèn)題于是她縱身一跳，結(jié)果卻掉到了水里如圖1­4­1所示，她為什么不能如她所想的那樣跳到岸上呢？圖1­4­1【提示】這位同學(xué)與船組成的系統(tǒng)在不考慮水的阻力的情況下，所受合外力為零

3、，在她跳起前后遵循動(dòng)量守恒定律在她向前跳起瞬間，船要向后運(yùn)動(dòng)1反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及遵循的規(guī)律1特點(diǎn)：是物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果2條件：系統(tǒng)不受外力或所受外力的矢量和為零；內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力；系統(tǒng)在某一方向上不受外力或該方向上所受外力之和為零3反沖運(yùn)動(dòng)遵循動(dòng)量守恒定律2討論反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題1速度的反向性對(duì)于原來(lái)靜止的物體，被拋出部分具有速度時(shí)，剩余部分的運(yùn)動(dòng)方向與被拋出部分必然相反2速度的相對(duì)性一般都指對(duì)地速度3“人船模型問(wèn)題1定義兩個(gè)原來(lái)靜止的物體發(fā)生互相作用時(shí)，假設(shè)所受外力的矢量和為零，那么動(dòng)量守恒在互相作用的過(guò)程中，任一時(shí)刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比這樣的問(wèn)題歸為“人船

4、模型問(wèn)題. 2特點(diǎn)兩物體滿(mǎn)足動(dòng)量守恒定律：m11m220.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：a.人動(dòng)船動(dòng)，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右；b人船位移比等于它們質(zhì)量的反比，人船平均速度瞬時(shí)速度比等于它們質(zhì)量的反比，即.注：應(yīng)用此關(guān)系時(shí)要注意一個(gè)問(wèn)題：即公式1、2和x一般都是相對(duì)地面而言的1小車(chē)上裝有一桶水，靜止在光滑程度地面上，如圖1­4­2所示，桶的前、后、底及側(cè)面各裝有一個(gè)閥門(mén)，分別為S1、S2、S3、S4圖中未畫(huà)出，要使小車(chē)向前運(yùn)動(dòng)，可采用的方法是翻開(kāi)閥門(mén)_圖1­4­2【解析】根據(jù)水和車(chē)組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，原來(lái)系統(tǒng)動(dòng)量為零，由0m水v水m車(chē)v車(chē)知，車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向與水的

5、運(yùn)動(dòng)方向相反，故水應(yīng)向后噴出【答案】S22質(zhì)量為M的熱氣球吊筐中有一質(zhì)量為m的人，共同靜止在距地面為h的高空中現(xiàn)從氣球上放下一根質(zhì)量不計(jì)的軟繩，為使此人沿軟繩能平安滑到地面，那么軟繩至少有多長(zhǎng)？ 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：55272027】【解析】如下圖，設(shè)繩長(zhǎng)為L(zhǎng)，人沿軟繩滑至地面的時(shí)間為t，由圖可知，Lx人x球設(shè)人下滑的平均速度大小為v人，氣球上升的平均速度大小為v球，由動(dòng)量守恒定律得0Mv球mv人即0Mm，0Mx球mx人又有x人x球L，x人h解以上各式得Lh.【答案】h解決“人船模型應(yīng)注意兩點(diǎn)1適用條件：1系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成且互相作用前靜止，系統(tǒng)總動(dòng)量為零；2在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中至少有一個(gè)方向的

6、動(dòng)量守恒如程度方向或豎直方向2畫(huà)草圖：解題時(shí)要畫(huà)出各物體的位移關(guān)系草圖，找出各長(zhǎng)度間的關(guān)系，注意兩物體的位移是相對(duì)同一參考系的位移火 箭1原理火箭的飛行應(yīng)用了反沖的原理，靠噴出氣流的反沖作用來(lái)獲得宏大速度2影響火箭獲得速度大小的因素一是噴氣速度，二是火箭噴出物質(zhì)的質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比噴氣速度越大，質(zhì)量比越大，火箭獲得的速度越大1火箭點(diǎn)火后分開(kāi)地面向上運(yùn)動(dòng)，是地面對(duì)火箭的反作用力作用的結(jié)果×2在沒(méi)有空氣的宇宙空間，火箭仍可加速前行3火箭發(fā)射時(shí)，火箭獲得的機(jī)械能來(lái)自于燃料燃燒釋放的化學(xué)能假設(shè)在月球上建一飛機(jī)場(chǎng)，應(yīng)配置噴氣式飛機(jī)還是螺旋槳飛機(jī)呢？【提示】應(yīng)配置噴氣式飛機(jī)噴氣式飛機(jī)利用反沖

7、運(yùn)動(dòng)原理，可以在真空中飛行，而螺旋槳飛機(jī)是靠轉(zhuǎn)動(dòng)的螺旋槳與空氣的互相作用力飛行的，不能在真空中飛行1火箭的速度設(shè)火箭在t時(shí)間內(nèi)噴射燃?xì)獾馁|(zhì)量為m，速度為u，噴氣后火箭的質(zhì)量為m，獲得的速度為v，由動(dòng)量守恒定律0mvmu，得vu.2決定因素火箭獲得速度取決于燃?xì)鈬姵鏊俣萿及燃?xì)赓|(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比兩個(gè)因素3多級(jí)火箭由于受重力的影響，單級(jí)火箭達(dá)不到發(fā)射人造地球衛(wèi)星所需要的7.9 km/s，實(shí)際火箭為多級(jí)多級(jí)火箭發(fā)射時(shí)，較大的第一級(jí)火箭燃燒完畢后，便自動(dòng)脫落，接著第二級(jí)、第三級(jí)依次工作，燃燒完畢后自動(dòng)脫落，這樣可以不斷地減小火箭殼體的質(zhì)量，減輕負(fù)擔(dān)，使火箭到達(dá)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)使用同樣多的燃料的一級(jí)火箭所能

8、到達(dá)的速度目前多級(jí)火箭一般都是三級(jí)火箭，因?yàn)槿?jí)火箭能到達(dá)目前發(fā)射人造衛(wèi)星的需求3一航天器完成對(duì)月球的探測(cè)任務(wù)后，在分開(kāi)月球的過(guò)程中，由靜止開(kāi)場(chǎng)沿著與月球外表成一傾角的直線(xiàn)飛行，先加速運(yùn)動(dòng)，再勻速運(yùn)動(dòng)，探測(cè)器通過(guò)噴氣而獲得推動(dòng)力，探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，其噴氣方向?yàn)開(kāi)【解析】探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)噴氣獲得的推動(dòng)力與月球?qū)μ綔y(cè)器的引力的合力為零，根據(jù)反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知應(yīng)豎直向下噴氣【答案】豎直向下4將靜置在地面上，質(zhì)量為M含燃料的火箭模型點(diǎn)火升空，在極短時(shí)間內(nèi)以相對(duì)地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體忽略噴氣過(guò)程重力和空氣阻力的影響，那么噴氣完畢時(shí)火箭模型獲得的速度大小是_. 【導(dǎo)學(xué)號(hào)：552

9、72028】【解析】應(yīng)用動(dòng)量守恒定律解決此題，注意火箭模型質(zhì)量的變化取向下為正方向，由動(dòng)量守恒定律可得0mv0Mmv故v.【答案】5一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m200 g的氣體，氣體分開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)噴出時(shí)的速度v1 000 m/s相對(duì)地面，設(shè)火箭質(zhì)量M300 kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次求當(dāng)?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度多大？【解析】法一：噴出氣體的運(yùn)動(dòng)方向與火箭運(yùn)動(dòng)的方向相反，系統(tǒng)動(dòng)量守恒第一次氣體噴出后，火箭速度為v1，有Mmv1mv0所以v1第二次氣體噴出后，火箭速度為v2，有M2mv2mvMmv1所以v2第三次氣體噴出后，火箭速度為v3，有M3mv3mvM2mv2所以v3 m/s2 m/s.法二：選取整體為研究對(duì)象，運(yùn)用動(dòng)量守恒定律求解設(shè)噴出三次氣體后火箭的速度為v3，以火箭和噴出三次氣體為研究對(duì)象，據(jù)動(dòng)量守恒定律，得M3mv33mv0所以v32 m/s.【答案】2 m/s火箭類(lèi)問(wèn)題的三點(diǎn)提醒1火箭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨著燃料