高中6 反冲现象 火箭第1课时教案设计

第一章 动量守恒定律

反冲现象 火箭

教学设计

学习目标

一、知识与技能

1、了解反冲运动的概念及反冲运动的一些应用，知道反冲运动的原理。

2、了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素。

二、过程与方法

1、经历实验探究，认识反冲运动，能举出几个反冲运动的实例。

2、结合动量守恒定律对反冲现象做出解释;进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力。

三、情感态度与价值观

知道火箭的飞行原理和主要用途，了解我国的航空、航天事业的巨大成就，激发我们热爱祖国的情感。

重点难点

1、了解反冲运动的概念及反冲运动的一些应用。（重点）

2、知道反冲运动的原理。(重点)

3、掌握应用动量守恒定律解决反冲运动问题。(重点、难点)

4、了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素。(难点)

教学准备

课件

教学过程

一、导入新课：

【教师引入课程】你知道章鱼、乌贼是怎样游动的吗？它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快地运动。章鱼能够调整喷水的方向，这样可以使得身体向任意方向前进。

章鱼游动时体现了什么物理原理？

二、讲授新课： 

1、反冲现象

【学生活动】请同学们拿出事先准备好的气球，吹起来以后用手捏住吹气口，然后突然

放手，观察所发生的物理现象。

【教师提问】通过实验观察到什么现象？气球为什么会运动起来？

【小组讨论交流】从实验中可以看到：松开手以后，气球会沿与吹气口相反的方向运动。【教师引导】气球动起来后，具有了一定的动量，而其原来的动量是零，故它的动量发生了变化。由动量定理可知，气球一定受到了冲力的作用，而对气球产生冲力的只能是与气球有相互作用的物体，从本实验来看，能与气球产生相互作用并导致气球运动的只能是气球内的气体。当松开手后，气球内的气体要从吹气口冲出，从而与气球产生了相互作用的内力，致使气球受到冲力的作用而反向运动。

【教师补充】发射炮弹时，炮弹从炮筒中飞出，炮身则向后退。这种情况由于系统内力很大，外力可忽略，可用动量守恒定律来解释。射击前，炮弹静止在炮筒中，它们的总动量为0。炮弹射出后以很大的速度向前运动，根据动量守恒定律，炮身必将向后运动。只是由于炮身的质量远大于炮弹的质量，所以炮身向后的速度很小。炮身的这种后退运动叫作反冲。

【教师小结】反冲运动的特点：

（1）物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。

（2）反冲运动中，内力做功，有其他形式的能转变为动能，所以系统的总动能增加

【学生活动】举例生活中的反冲现象：对于灌溉喷水器，当水从弯管的喷嘴喷出时，弯管因反冲而旋转。

【教师补充】对于喷气式飞机和火箭，它们靠尾部喷出气流的反冲作用而获得速度。枪、炮射击时，由于反冲会影响射击的准确性。所以用步枪时我们要把枪身抵在肩部，以减小反冲的影响。

通过对几个实例的分析，明确反冲既有有利的一面，也有不利的一面，在看待事物时我们要学会用一分为二的观点。反冲运动一个很重要的应用是火箭。

2、火箭

【教师引导】如图所示，火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反冲作用来获得巨大速度。

【教师提问】如图所示，质量为的人站在质量为的船一端，船的长度为L,人和船均静止，若人从船的一端走到另一端，试确定人和船的位移关系。

【学生活动】小组讨论

【教师提示】上述问题与火箭发射的原理大致相同，遵循动量守恒定律。

【教师引导】1、处理思路：虽然人在船上走时，人与船的速度是变化的，但人与船这个系统动量守恒，故可先将每一小段的时间内的运动视为匀速运动，再利用动量守恒，确定每一小段时间t内人和船的位移关系，再确定两者通过的总的位移的关系。

设某一微小时间段t内人的速度为，船的速度为，则有，两边同时乘t，则有。

画出人和船的位移关系图，如图所示，由图知

解得两者的位移分别为，

【教师补充】火箭的飞行原理：火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反冲作用来获得巨大速度。

影响火箭获得速度大小的因素：一是喷气速度，二是火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比。喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大。

【教师总结】反冲运动中，以下三种情况均可应用动量守恒定律解决。

  (1)系统不受外力或所受外力之和为零，满足动量守恒的条件，可以用动量守恒定律解决反冲运动问题。

(2)系统虽然受到外力作用，但内力远远大于外力，外力可以忽略，也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题。

(3)系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变.可以在该方向上应用动量守恒定律。

课堂练习

1、如图,质量为的小船在静止水面上以速率向右匀速行驶,一质量为的救生员在船尾,相对小船静止。若救生员以相对水面速率水平向左跃入水中,则救生员跃出后小船的速率为(   )

A.
B.
C.
D.

答案：C

2、将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）(   )

A．30       B．

C．      D．

答案：A

3、运送人造地球卫星的火箭开始工作后,火箭做加速运动的原因是(   )

A.燃料燃烧推动空气,空气反作用力推动火箭
B.火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出,气体的反作用力推动火箭
C.火箭吸入空气,然后向后推出,空气对火箭的反作用力推动火箭
D.火箭燃料燃烧发热,加热周围空气,空气膨胀推动火箭

答案：B

4、下列有关实际中的一些现象,说法正确的是(   )

A.火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度
B.体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力
C.用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响
D.为了减轻撞车时对车上人员的伤害,发动机舱越坚固越好

答案：ABC

5、如图所示，设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为，突然炸成两块，质量为m的一块以速度v沿的方向飞去，则另一块的运动(   )

A.一定沿的方向飞去 B.一定沿的反方向飞去

C.可能做自由落体运动 D.以上说法都不对

答案：C

6、“世界航天第一人”是明朝的士大夫万户,他把47个自制的火箭绑在椅子上,自己坐在椅子上,双手举着大风筝,设想利用火箭的推力,飞上天空,然后利用风筝平稳着陆。假设万户及其所携设备(火箭、椅子、风筝等)的总质量为M,点燃火箭后在极短的时间内,质量为m的炽热燃气相对地面以的速度竖直向下喷出,忽略空气阻力的影响,重力加速度为g,下列说法正确的是(   )

A.火箭的推力来源于空气对它的反作用力

B.在燃气喷出后的瞬间,火箭的速度大小为

C.喷出燃气后,万户及其所携设备能上升的最大高度为

D.在火箭喷气过程中,万户及其所携设备的机械能守恒

答案：B

板书设计

§1.6 反冲现象 火箭

一、反冲运动

1．定义

根据动量守恒定律，如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这个现象叫做反冲。

2．反冲原理

反冲运动的基本原理是动量守恒定律，如果系统的一部分获得了某一方向的动量，系统的其他部分就会在这一方向的反方向上获得同样大小的动量。

3．公式

若系统的初始动量为零，则动量守恒定律的形式变为，此式表明，做反冲运动的两部分的动量大小相等、方向相反，而它们的速率与质量成反比。

二、火箭

1．原理

火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反冲作用来获得巨大速度。

2．影响火箭获得速度大小的因素

一是喷气速度，二是火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比。喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大。

教学后记

引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。