高中物理 1.4 動量守恒定律的應用(第4課時)課件 教科版選修3-5 .ppt
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,,第一章 碰撞與動量守恒,1.3 動量守恒定律的應用 第四課時 ——反沖現(xiàn)象與火箭的發(fā)射,1.認識反沖運動,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)象作出解釋;進一步提高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途,了解我國航空、航天事業(yè)的巨大成就,激發(fā)學生熱愛祖國的情感.,學習目標定位,,,,,學習探究區(qū),一、反沖運動的特點及應用,二、火箭的工作原理,一、反沖運動的特點及應用,問題設計,,用手拿著球擠壓一彈簧,當兩手同時松開時,我們會看到球被彈出,同時彈簧也被彈出,試分析彈簧被彈出的原因? 答案 由于力的作用是相互的,球?qū)椈捎幸环醋饔昧?,使彈簧做反沖運動.,要點提煉,,1.反沖運動:根據(jù)動量守恒定律,如果一個靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個部分,一部分向某個方向運動,另一部分必然向相反的方向運動.這個現(xiàn)象叫做反沖. 2.反沖運動的特點及遵循的規(guī)律: (1)反沖運動的特點: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)反沖運動過程中一般滿足: ①系統(tǒng)不受外力或所受外力 ; ②系統(tǒng)雖然受到外力作用,但內(nèi)力 外力; ③系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零,但系統(tǒng)在某一方向上不受外力或 ;所以反沖運動遵循 定律.,之和為零,遠遠大于,外力在該方向上的分力之和為零,動量守恒,3.討論反沖運動應注意兩個問題: (1)速度的反向性 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 . (2)速度的相對性 反沖運動中存在相互作用的物體間發(fā)生相對運動,已知條件中告知的常常是物體的相對速度,在應用動量守恒定律時,應將相對速度轉(zhuǎn)換為 速度.,相反,對地,例1 反沖小車放在水平玻璃上,點燃酒精,水蒸氣將橡皮塞水平噴出,小車沿相反方向運動.如果小車的總質(zhì)量是M=3 kg,水平噴出的橡皮塞的質(zhì)量是m=0.1 kg. (1)若橡皮塞噴出時獲得水平速度v=2.9 m/s,求小車的反沖速度.,解析 小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)所受外力之和為零,系統(tǒng)總動量為零. 根據(jù)動量守恒定律,mv+(M-m)v′=0,v′=- v=- ×2.9 m/s=-0.1 m/s 負號表示小車運動方向與橡皮塞運動的方向相反,反沖速度大小是0.1 m/s. 答案 0.1 m/s,方向與橡皮塞運動的方向相反,(2)若橡皮塞噴出時速度大小不變,方向與水平方向成60°角,小車的反沖速度又是如何?,解析 小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒. mvcos 60°+(M-m)v″=0 v″=- =- m/s=-0.05 m/s 負號表示小車運動方向與橡皮塞運動的方向相反,反沖速度大小是0.05 m/s. 答案 0.05 m/s,方向與橡皮塞運動的方向相反,例2 如圖1所示,帶有半徑為R的1/4光滑圓弧 的小車其質(zhì)量為M,置于光滑水平面上,一質(zhì) 量為m的小球從圓弧的最頂端由靜止釋放,則 小球離開小車時,小球和小車的速度分別為多 少?(重力加速度為g),圖1,解析 由題目知:水平面光滑,系統(tǒng)在水平方向不受外力;圓弧軌道光滑,小球滾下時系統(tǒng)的機械能無損失.所以可由水平方向動量守恒結(jié)合機械能守恒求解. 小球和小車組成的系統(tǒng)在水平方向動量守恒,且全過程滿足機械能守恒.設小球、小車分離時,小球的速度為v1,方向向左,小車的速度為v2,方向向右,則: mv1-Mv2=0 ①,mgR= mv + Mv ② 由①②解得v1= ,v2= 答案,返回,二、火箭的工作原理,例3 一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m=200 g的氣體,噴出的氣體相對地面的速度v=1 000 m/s.設此火箭初始質(zhì)量M=300 kg,發(fā)動機每秒噴氣20次,在不考慮地球引力及空氣阻力作用的情況下,火箭發(fā)動機1 s末的速度是多大?,解析 在不考慮地球引力及空氣阻力作用的情況下,火箭和氣體組成的系統(tǒng)動量守恒.,以火箭和它在1 s內(nèi)噴出的氣體為研究對象.設火箭1 s末的速度為v′,1 s內(nèi)共噴出質(zhì)量為20m的氣體,以火箭前進的方向為正方向. 由動量守恒定律得 (M-20m)v′-20mv=0 解得v′= m/s=13.5 m/s 即火箭發(fā)動機1 s末的速度大小是13.5 m/s. 答案 13.5 m/s,要點提煉,,1.火箭燃料燃盡時火箭獲得的最終速度由 和質(zhì)量比 (火箭開始飛行時的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(zhì)量之比)兩個因素決定. 2.火箭噴氣屬于 類問題,是 的重要應用.在火箭運動的過程中,隨著燃料的消耗,火箭本身的質(zhì)量不斷減小,對于這一類的問題,可選取火箭本,噴氣速度v,反沖,動量守恒定律,身和在相互作用的時間內(nèi)噴出的全部氣體為研究對象,取相互作用的整個過程為研究過程,運用動量守恒的觀點解決問題.,返回,課堂要點小結(jié),返回,動量守恒定律的應用 反沖和火箭,反沖運動,原理:動量守恒定律 反沖運動模型及拓展,火箭的工作原理,,,,,,自我檢測區(qū),1,2,3,4,1,2,3,4,1.運送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后,火箭做加速運動的原因是( ) A.燃料燃燒推動空氣,空氣反作用力推動火箭 B.火箭發(fā)動機將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出,氣體的反 作用力推動火箭 C.火箭吸入空氣,然后向后排出,空氣對火箭的反作用力 推動火箭 D.火箭燃料燃燒發(fā)熱,加熱周圍空氣,空氣膨脹推動火箭,1,2,3,4,解析 火箭的工作原理是利用反沖運動,火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓氣體從尾噴管迅速噴出時,使火箭獲得反沖速度,故正確答案為B. 答案 B,1,2,3,4,2.假設一個人靜止于完全光滑的水平冰面上,現(xiàn)欲離開冰面,下列方法中可行的是( ) A.向后踢腿 B.手臂向后甩 C.在冰面上滾動 D.脫下外衣水平拋出,解析 向后踢腿和手臂向后甩,都是人體間的內(nèi)力,不會使人前進.在光滑冰面上由于不存在摩擦力,故無法完成滾動動作.而水平拋出衣服能獲得反方向的速度,故可滑離冰面.,D,1,2,3,4,3.設火箭發(fā)射前的總質(zhì)量是M,燃料燃盡后的質(zhì)量為m,火箭燃氣的噴射速度為v,求燃料燃盡后火箭的飛行速度為v′.,解析 在火箭發(fā)射過程中,由于內(nèi)力遠大于外力,所以動量守恒.取火箭的速度方向為正方向,發(fā)射前火箭的總動量為0,發(fā)射后火箭的總動量為mv′-(M-m)v,1,2,3,4,則由動量守恒定律得 mv′-(M-m)v=0 所以v′= v= v 答案 ( -1)v,1,2,3,4,4.如圖2所示,載人氣球原來靜止在空中,與地面 距離為h,已知人的質(zhì)量為m,氣球的質(zhì)量(不含人 的質(zhì)量)為M.若人要沿輕繩梯返回地面,則輕繩梯 的長度至少為多長?,圖2,解析 人與氣球組成的系統(tǒng),動量守恒. 設人到地面時, 氣球上升高度為H,如圖所示.,1,2,3,4,由動量守恒定律得: MH=mh解得:H= h. 所以輕繩梯的長度至少為 L=H+h= h. 答案 h,- 配套講稿:
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