人教版物理选修(0002)省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第五节反冲运动火箭第五节反冲运动火箭第1页课前自主学案课前自主学案关键关键点突破关键关键点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课标定位课标定位知能优化训练知能优化训练 第五节第五节第2页课标课标定位定位学学习习目目标标：1.了解什么是反冲运了解什么是反冲运动动和反冲运和反冲运动应动应用用2知道火箭知道火箭飞飞行原理和主要用途行原理和主要用途重点重点难难点：用点：用动动量守恒定律分析、量守恒定律分析、处处理反冲运理反冲运动动问题问题第3页课前自主学案课前自主学案一、反冲一、反冲1定定义义：一个静止物体在：一个静止物体在_作用下分作用下分裂裂为为两部分，一部分向某个方向运两部分，一部分向某个方向运动动，另一部分，另一部分必定向必定向_方向运方向运动现动现象象2特点特点(1)反冲运反冲运动动中，相互作用力普通中，相互作用力普通较较大，通常能大，通常能够够用用_来来处处理理(2)反冲运反冲运动动中，因中，因为为有其它形式能有其它形式能转变为动转变为动能，所以系能，所以系统总动统总动能能_内力内力相反相反动动量守恒定律量守恒定律增加增加第4页二、火箭二、火箭1工作原理：是利用工作原理：是利用_运运动动，火箭燃，火箭燃料燃料燃烧产烧产生高温、高生高温、高压压燃气从尾燃气从尾喷喷管快速管快速喷喷出出时时，使火箭取得巨大速度，使火箭取得巨大速度2影响火箭取得速度大小原因影响火箭取得速度大小原因(1)喷喷气气速速度度：当当代代液液体体燃燃料料火火箭箭喷喷气气速速度度约约为为 m/s4000 m/s.(2)质质量比：指火箭起量比：指火箭起飞时质飞时质量与火箭除燃料外量与火箭除燃料外箭体箭体质质量之比量之比喷喷气速度气速度_，质质量比量比_，火箭取得速度越大，火箭取得速度越大反冲反冲越大越大越大越大第5页关键关键点突破关键关键点突破一、正确了解反冲运一、正确了解反冲运动动与与动动量守恒定律量守恒定律1反冲与反冲与动动量守恒量守恒反冲运反冲运动产动产生是系生是系统统内力作用内力作用结结果，两个相互果，两个相互作用物体作用物体A、B组组成系成系统统，A对对B作用力使作用力使B取得取得某一方向某一方向动动量，量，B对对A反作用力使反作用力使A取得相反方取得相反方向向动动量，从而使量，从而使A沿着与沿着与B运运动动方向相反方向运方向相反方向运动动在以下三种情况中均可用在以下三种情况中均可用动动量守恒定律量守恒定律处处理反冲运理反冲运动问题动问题：第6页(1)系系统统不受外力或所受外力之和不受外力或所受外力之和为为零，零，满满足足动动量守恒条件，能量守恒条件，能够够用用动动量守恒定律量守恒定律处处理反冲运理反冲运动问题动问题(2)系系统统即使受到外力作用，但内力即使受到外力作用，但内力远远远远大于外大于外力，外力能力，外力能够够忽略，也能忽略，也能够够用用动动量守恒定律量守恒定律处处理反冲运理反冲运动问题动问题(3)系系统统即使所受外力之和不即使所受外力之和不为为零，系零，系统动统动量并量并不守恒，但系不守恒，但系统统某一方向上不受外力或外力在某一方向上不受外力或外力在该该方向上分力之和方向上分力之和为为零，零，则则系系统动统动量在量在该该方向方向上分量保持不上分量保持不变变，能，能够够用用该该方向上方向上动动量守恒量守恒处处理反冲运理反冲运动问题动问题第7页2在在讨论讨论反冲运反冲运动时应动时应注意以下几点注意以下几点(1)速度反向性速度反向性若系若系统统原来静止，抛出部分含有速度原来静止，抛出部分含有速度时时，剩下，剩下部分反冲是相部分反冲是相对对于抛出部分而言，二者速度方于抛出部分而言，二者速度方向相反可任意要求某一部分运向相反可任意要求某一部分运动动方向方向为为正方正方向，列出向，列出动动量守恒方程量守恒方程(2)速度相速度相对对性性在反冲运在反冲运动动中，若已知条件是物体中，若已知条件是物体间间相相对对速度，速度，利用利用动动量守恒定律列方程量守恒定律列方程时时，应应将相将相对对速度速度转转化化为绝对为绝对速度速度(普通普通为对为对地速度地速度)第8页尤其提醒：尤其提醒：把物体中一部分抛出和剩下部分把物体中一部分抛出和剩下部分产产生反冲都需要生反冲都需要经历经历一个一个过过程，直到两物体分离，程，直到两物体分离，二者速度才能到达最大，才形成相二者速度才能到达最大，才形成相对对速度速度第9页即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1一同学在地面上立定跳一同学在地面上立定跳远远最好成最好成绩绩是是s(m)，假，假设设他站在他站在车车A端，如端，如图图1651所表示，所表示，想要跳上距离想要跳上距离为为l(m)远远站台上，不站台上，不计车计车与地面与地面摩擦阻力，摩擦阻力，则则()图图1651第10页A只要只要ls，他一定能跳上站台，他一定能跳上站台B只要只要ls，他有可能跳上站台，他有可能跳上站台C只要只要ls，他一定能跳上站台，他一定能跳上站台D只要只要ls，他有可能跳上站台，他有可能跳上站台解析：解析：选选B.人起跳同人起跳同时时，小，小车车要做反冲运要做反冲运动动，所，所以人跳距离小于以人跳距离小于s，故，故ls时时，才有可能跳上站，才有可能跳上站台台第11页二、爆炸模型及拓展二、爆炸模型及拓展1爆炸特点爆炸特点(1)物体物体发发生爆炸生爆炸时时，物体，物体间间相互作用突然相互作用突然发发生，生，相互作用力相互作用力为变为变力，作用力，作用时间时间很短，作用力很很短，作用力很大，且大，且远远大于系大于系统统受外力，故可用受外力，故可用动动量守恒定量守恒定律来律来处处理理(2)在爆炸在爆炸过过程中，因有其它形式能程中，因有其它形式能转转化化为动为动能，能，所以系所以系统动统动能会增加能会增加第12页(3)因因为为爆炸爆炸类问题类问题作用作用时间时间很短，作用很短，作用过过程中程中物体位移很小，普通可忽略不物体位移很小，普通可忽略不计计，能，能够够把作用把作用过过程作程作为为一个理想化一个理想化过过程程(简简化化)处处理，即作用理，即作用后后还还从作用前瞬从作用前瞬间间位置以新位置以新动动量开始运量开始运动动对对于爆炸于爆炸类问题类问题，因，因为为相互作用力是相互作用力是变变力，用力，用牛牛顿顿运运动动定律求解非常复定律求解非常复杂杂，甚至根本就无法，甚至根本就无法求解，但用求解，但用动动量守恒定律求解量守恒定律求解时时，只需要考，只需要考虑虑过过程始末状程始末状态态，而不需要考，而不需要考虑过虑过程程详细细节详细细节，这这正是用正是用动动量守恒定律求解量守恒定律求解问题优问题优点点第13页2模型拓展：很多情况，相互作用物体含有模型拓展：很多情况，相互作用物体含有上述上述类类似特点似特点比如：光滑水平面上比如：光滑水平面上弹弹簧将两物体簧将两物体弹弹开，人从开，人从车车(或船或船)上跳离，物体从放置于光滑水平面上上跳离，物体从放置于光滑水平面上斜面上滑下斜面上滑下这这些些过过程与爆炸含有程与爆炸含有类类似特征，似特征，可可应应用用动动量守恒定律，必要量守恒定律，必要时结时结合能量守恒定合能量守恒定律求解律求解第14页即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2向向空空中中发发射射一一枚枚炮炮弹弹，不不计计空空气气阻阻力力，当当此此炮炮弹弹速速度度恰恰好好沿沿水水平平方方向向时时，炮炮弹弹炸炸裂裂成成a、b两两块块，若若质质量量较较大大a块块速速度度方方向向仍仍沿沿原原来来方方向向，则则()Ab速度方向一定与原来速度方向相反速度方向一定与原来速度方向相反B从从炸炸裂裂到到落落地地这这段段时时间间内内，a飞飞行行水水平平距距离离一定比一定比b大大Ca、b一定同一定同时时抵达水平地面抵达水平地面D在在炸炸裂裂过过程程中中，a、b受受到到爆爆炸炸力力大大小小一一定定相等相等第15页解析：解析：选选CD.炮炮弹弹炸裂前后炸裂前后动动量守恒，量守恒，选选定定v0方向方向为为正方向，正方向，则则mv0mavambvb，显显然然vb0，vb0，vb0都有可能；都有可能；vbva，vbva，vbva也都有可能也都有可能第16页课堂互动讲练课堂互动讲练类类型一型一反冲运动应用反冲运动应用 火火箭箭喷喷气气发发动动机机每每次次喷喷出出m200 g气气体体，喷喷出出气气体体相相对对于于地地面面速速度度为为v01000 m/s，设设火火箭箭初初始始质质量量M300 kg，发发动动机机每每秒秒喷喷气气20次次，在在不不考考虑虑地地球球引引力力及及空空气气阻阻力力情情况况下下，火火箭箭发发动动机机1 s末速度是多大？末速度是多大？【思思绪绪点点拨拨】本本类类问问题题研研究究对对象象是是火火箭箭和和从从火火箭箭中中喷喷出出气气体体，火火箭箭对对喷喷出出气气体体有有作作用用力力，喷喷出出气体气体对对火箭有反作用力火箭有反作用力例例例例1 1第17页第18页【答案答案】13.5 m/s【方法方法总结总结】火箭是火箭是经经典反冲运典反冲运动应动应用，用，处处理理这类问题时这类问题时关关键键一是从一是从动动量守恒定律入量守恒定律入手，二是分清手，二是分清喷喷气前和气前和喷喷气后速度及气后速度及质质量量第19页例例例例2 2如如图图1652所所表表示示，长长为为l、质质量量为为M小小船船停停在在静静水水中中，一一个个质质量量为为m人人立立在在船船头头，若若不不计计水水粘粘滞滞阻阻力力，当当人人从从船船头头走走到到船船尾尾过过程程中中，船和人船和人对对地面位移各是多少？地面位移各是多少？类类型二型二反冲运动实例反冲运动实例人船模型人船模型图图1652第20页【思思绪绪点点拨拨】先先画画出出船船和和人人位位移移示示意意图图，再再利用平均利用平均动动量守恒列方程求解量守恒列方程求解【精精讲讲精精析析】人人和和小小船船组组成成系系统统在在水水平平方方向向不不受受外外力力，动动量量守守恒恒假假设设某某一一时时刻刻小小船船和和人人对对地地速速度度分分别别为为v1、v2，因因为为原原来来处处于于静静止止状状态态，所以，所以0Mv1mv2，即，即mv2Mv1第21页第22页【方方法法总总结结】“人人船船模模型型”是是利利用用平平均均动动量量守守恒求解一恒求解一类问题类问题，处处理理这类问题应这类问题应明确：明确：(1)适适用用条条件件是是：系系统统由由两两个个物物体体组组成成且且相相互互作作用用前前静静止止，系系统统总总动动量量为为零零；在在系系统统内内发发生生相相对对运运动动过过程程中中最最少少有有一一个个方方向向动动量量守守恒恒(如如水水平平方方向向或或竖竖直方向直方向)(2)画草画草图图：解：解题时题时要画出各物体位移关系草要画出各物体位移关系草图图，找，找出位移出位移间间关系，注意两物体位移是相关系，注意两物体位移是相对对同一参考系同一参考系位移位移第23页变变式式训练训练1如如图图1653所表示，表示所表示，表示质质量量为为M密密闭闭汽缸置于光滑水平面上，缸内有一隔汽缸置于光滑水平面上，缸内有一隔板板P，隔板右，隔板右边边是真空，隔板左是真空，隔板左边边是是质质量量为为m高高压压气体，若将隔板突然抽去，气体，若将隔板突然抽去，则则汽缸运汽缸运动动情情况是况是()图图1653第24页A保持静止不保持静止不动动B向左移向左移动动一定距离后恢复静止一定距离后恢复静止C最最终终向左做匀速直向左做匀速直线线运运动动D先向左移先向左移动动，后向右移，后向右移动动回到原来位置回到原来位置解解析析：选选B.突突然然撤撤去去隔隔板板，气气体体向向右右运运动动，汽汽缸缸做做反反冲冲运运动动，当当气气体体充充满满整整个个汽汽缸缸时时，它它们们之之间间作作用用结结束束由由动动量量守守恒恒定定律律可可知知，开开始始时时系系统统总总动动量量为为零零，结结束束时时总总动动量量必必为为零零，汽汽缸缸和气体都将停和气体都将停顿顿运运动动，故，故B正确正确第25页一一个个质质量量为为m物物体体从从高高处处自自由由下下落落，当当物物体体下下落落h距距离离时时突突然然炸炸裂裂成成两两块块，其其中中质质量量为为m1一一块块恰恰好好能能沿沿竖竖直直方方向向回回到到开开始始下下落落位位置置，求求刚刚炸裂炸裂时时另一另一块块速度速度v2.类类型三型三爆炸类问题处理爆炸类问题处理例例例例3 3第26页【自自主主解解答答】以以炸炸裂裂时时分分裂裂成成两两块块m1和和(mm1)组组成成系系统统为为研研究究对对象象，在在炸炸裂裂这这一一极极短短时时间间内内，系系统统受受到到合合外外力力即即重重力力并并不不为为零零，但但炸炸裂裂时时爆爆炸炸力力远远远远大大于于系系统统重重力力，系系统统在在竖竖直直方方向向动动量量可可认认为为近似守恒近似守恒取取竖竖直直向向下下方方向向为为正正方方向向，炸炸裂裂前前两两部部分分是是一一个个整体，物体整体，物体动动量量为为pmvm刚刚炸裂炸裂结结束束时时向上运向上运动动并返回出并返回出发发点一点一块块m1，其，其速度大小与炸裂前相同，速度大小与炸裂前相同，动动量方向与要求正方向量方向与要求正方向相反相反第27页第28页【方法方法总结总结】本例中爆炸只本例中爆炸只发发生在一瞬生在一瞬间间，也只有在也只有在这这一瞬一瞬间间，系，系统统内力才内力才远远远远大于系大于系统统所受合外力，所受合外力，总动总动量近似守恒，假如爆炸量近似守恒，假如爆炸结结束，束，巨大内力已巨大内力已经经不存在了，系不存在了，系统总动统总动量不再守恒，量不再守恒，明确明确这这一研究一研究阶阶段始末状段始末状态态，是求解，是求解这类问题这类问题关关键键第29页知能优化训练知能优化训练第30页本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此点此进进入入课课件目件目录录按按ESC键键退出全屏播放退出全屏播放谢谢谢谢使用使用第31页