《高中物理 16.5反沖運動 火箭（探究導(dǎo)學(xué)課型）課件 新人教版選修3-5.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中物理 16.5反沖運動 火箭（探究導(dǎo)學(xué)課型）課件 新人教版選修3-5.ppt（29頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

5反沖運動火箭 1 了解什么是反沖運動和反沖運動在生活中的應(yīng)用 2 知道火箭的飛行原理和主要用途 3 了解我國航天技術(shù)的發(fā)展 一 反沖現(xiàn)象1 定義 物體的不同部分在內(nèi)力作用下向 運動 2 特點 1 反沖運動中 相互作用力一般較大 通?？梢杂?定律來處理 2 反沖運動中 由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能 所以系統(tǒng)的 增加 相反方向 動量守恒 總動能 二 火箭1 工作原理 利用 運動 火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫 高壓燃氣從尾部迅速噴出時 使火箭獲得巨大的 2 影響火箭獲得速度大小的因素 1 噴氣速度 現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度為2000 4000m s 2 質(zhì)量比 火箭起飛時的質(zhì)量與火箭除燃料外的 之比 噴氣速度 質(zhì)量比 火箭獲得的速度越大 反沖 速度 箭體質(zhì)量 越大 越大 3 速度大小 v u 式中 m為 t時間內(nèi) 的質(zhì)量 m為噴出燃氣后 的質(zhì)量 u為 相對噴氣前火箭的速度 噴射燃氣 火箭 燃氣 1 判一判 1 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 只有系統(tǒng)合外力為零的反沖運動才能用動量守恒定律來分析 3 反沖運動的原理既適用于宏觀物體 也適用于微觀粒子 4 火箭應(yīng)用了反沖的原理 提示 1 反沖運動的特點遵從牛頓第三定律 2 反沖運動中 若內(nèi)力遠大于外力 也可用動量守恒定律進行分析 3 反沖運動在宏觀和微觀中均適用 4 火箭的工作原理是反沖運動 2 想一想 為什么反沖運動過程中動量守恒 提示 反沖運動是系統(tǒng)內(nèi)力作用的結(jié)果 雖然有時系統(tǒng)所受的合外力不為零 但由于系統(tǒng)內(nèi)力遠遠大于外力 所以系統(tǒng)的總動量是守恒的 主題一反沖運動 問題探究 1 思考 關(guān)于章魚和烏賊的運動 說明二者運動的原理 提示 1 章魚和烏賊運動時 滿足動量守恒定律 2 章魚和烏賊運動時 先把水吸入體腔 然后再用力壓水 通過身體前面的孔將水噴出 使身體很快地運動 2 直升機上升屬于反沖運動嗎 提示 不是 因為直升機螺旋翼向下推動空氣 給空氣一個向下的作用力 空氣就對其一個向上的反作用力使飛機運動 不符合反沖運動的特點 3 假如在月球上建一飛機場 應(yīng)配置噴氣式飛機還是螺旋槳飛機呢 提示 應(yīng)配置噴氣式飛機 噴氣式飛機利用反沖運動原理 可以在真空中飛行 而螺旋槳飛機是靠轉(zhuǎn)動的螺旋槳與空氣的相互作用力飛行的 不能在真空中飛行 4 在反沖運動中系統(tǒng)的內(nèi)力是否會影響系統(tǒng)的總動量 提示 不影響 反沖運動中 系統(tǒng)的內(nèi)力沖量的矢量和為零 不會影響系統(tǒng)的動量 5 試舉例說明反沖運動有哪些應(yīng)用 提示 1 反擊式水輪機是使水從轉(zhuǎn)輪的葉片中流出 使轉(zhuǎn)輪由于反沖而旋轉(zhuǎn) 從而帶動發(fā)電機發(fā)電 2 噴氣式飛機是靠噴出的氣流的反沖作用而獲得巨大的速度 6 試舉例說明反沖運動的危害 提示 射擊時 子彈向前飛去 槍身向后運動 發(fā)生反沖 這就會影響射擊的準確性 探究總結(jié) 1 反沖運動的特點及其遵循的規(guī)律 1 特點 物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運動 反沖運動中 由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能 所以系統(tǒng)的總動能增加 2 反沖運動中 以下三種情況均可應(yīng)用動量守恒定律解決 系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零 系統(tǒng)雖然受到外力作用 但內(nèi)力遠遠大于外力 外力可以忽略 系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零 系統(tǒng)的動量并不守恒 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 則系統(tǒng)的動量在該方向上的分量保持不變 可以在該方向上應(yīng)用動量守恒定律 2 分析反沖運動應(yīng)注意速度的反向性問題 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 兩者運動方向必然相反 在列動量守恒方程時 可任意規(guī)定某一部分的運動方向為正方向 則反方向的另一部分的速度應(yīng)取負值 即時訓(xùn)練 1 2013 江蘇高考 如圖所示 進行太空行走的宇航員A和B的質(zhì)量分別為80kg和100kg 他們攜手遠離空間站 相對空間站的速度為0 1m s A將B向空間站方向輕推后 A的速度變?yōu)? 2m s 求此時B的速度大小和方向 解析 根據(jù)動量守恒 mA mB v0 mAvA mBvB 代入數(shù)據(jù)可解得vB 0 02m s 方向為離開空間站方向 答案 0 02m s遠離空間站方向 2 一個質(zhì)量為m的物體從高處自由下落 當物體下落h距離時突然炸裂成兩塊 其中質(zhì)量為m1的一塊恰好能沿豎直方向回到開始下落的位置 求剛炸裂時另一塊的速度v2 解題探究 1 因為炸裂時爆炸力 重力 系統(tǒng)在豎直方向的動量可認為近似守恒 2 若規(guī)定向下為正方向 則炸裂結(jié)束瞬間質(zhì)量為m1的一塊速度為 遠大于 負值 解析 取豎直向下的方向為正方向 炸裂前的兩部分是一個整體 物體的動量為p mv 剛炸裂時向上運動并返回開始下落位置的一塊質(zhì)量為m1 其速度大小與炸裂前相同 動量方向與規(guī)定的正方向相反 p1 m1v1 由動量守恒定律有mv m1v1 m m1 v2聯(lián)立解得 由于v2 0 說明炸裂后另一塊的運動方向豎直向下 答案 方向豎直向下 主題二火箭 問題探究 1 火箭飛行利用了怎樣的工作原理 在分析火箭運動問題時可否應(yīng)用動量守恒定律 提示 火箭靠向后連續(xù)噴射高速氣體飛行 利用了反沖原理 由于火箭與高溫 高速燃氣組成的系統(tǒng)內(nèi)力很大 遠大于系統(tǒng)所受重力及阻力 故可應(yīng)用動量守恒定律 2 根據(jù) 火箭噴氣后增加的速度 v的計算結(jié)果 分析提高火箭飛行速度的可行辦法 提示 火箭噴氣后增加的速度 v u 其中 m是噴射燃氣的質(zhì)量 m是噴出燃氣后火箭的質(zhì)量 u是噴出的燃氣相對噴氣前火箭的速度 據(jù)此得提高火箭飛行速度的辦法有 1 提高噴氣速度 2 提高噴出的氣體與火箭的質(zhì)量比 3 使用多級火箭 一般為三級 探究總結(jié) 火箭發(fā)射中的相對速度以及質(zhì)量變化問題 1 火箭發(fā)射問題中 有時遇到的速度是相互作用的兩物體的相對速度 由于動量守恒定律中要求速度為對同一參考系的速度 通常為對地的速度 因此應(yīng)先將相對速度轉(zhuǎn)換成對地的速度后 再列動量守恒定律方程 2 在火箭的運動過程中 隨著燃料的消耗 火箭本身的質(zhì)量不斷減小 此時必須取火箭本身和在相互作用的短時間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對象 取相互作用的這個過程為研究過程來進行研究 即時訓(xùn)練 1 多選 采取下列哪些措施有利于增加火箭的飛行速度 A 使噴出的氣體速度更大B 使噴出的氣體溫度更高C 使噴出的氣體質(zhì)量更大D 使噴出的氣體密度更小 解析 選A C 設(shè)原來的總質(zhì)量為M 噴出的氣體質(zhì)量為m 速度是v 剩余的質(zhì)量 M m 的速度是v 由動量守恒得出 M m v mv得 v 由上式可知 m越大 v越大 v 越大 故A C正確 2 火箭相對地面勻速飛行的速度為v0 某時刻的總質(zhì)量為M 現(xiàn)火箭發(fā)動機向后噴出氣體 若每次噴出的氣體質(zhì)量恒為m 相對于火箭的速度恒為u 不計空氣阻力和地球引力 求第二次氣體噴出后火箭的速度為多大 解題探究 1 題目中的速度u的參照系是相對于 的 而不是相對于 的 不能直接代入動量守恒公式 2 若噴出氣體后火箭速度分別為v1 v2 噴出的氣體對地速度分別是 和 火箭 地面 v1 u v2 u 解析 火箭與被噴氣體組成的系統(tǒng)不受外力作用 動量守恒 以v0方向為正方向 設(shè)噴出第一次氣體 第二次氣體后火箭速度分別為v1 v2 應(yīng)用動量守恒定律 對第一次噴氣過程有 Mv0 M m v1 m v1 u 對第二次噴氣過程有 M m v1 M 2m v2 m v2 u 二式聯(lián)立解得火箭噴出第二次氣體后的速度為答案