物理选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭优秀教案

预习案

【自主学习】

阅读教材24-26页，需约10分钟，思考下列问题：

1.举出生活生产中利用反冲现象和防止反冲现象的例子。

2.火箭的发射应用了什么原理？火箭获得的速度与什么有关？

3.预习检测（答案在学案最后）：

将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g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 kg·m/s   B．5.7×102 kg·m/s

C．6.0×102 kg·m/s   D．6.3×102 kg·m/s

【学始于疑】（请将预习中不能解决的问题记录下来，供课堂解决。）

课堂案

【合作探究一】一火箭喷气发动机每次喷出m＝200g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1000m/s，设火箭质量M＝300kg，发动机每秒喷气20次。

(1)当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？(2)运动第1s末，火箭的速度多大？

课堂练习：教材27页第2、3题

【合作探究二】教材29页B组练习第5题

 【进阶闯关检测】

A类基础关

1．假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是(　　)

A．步行                            B．挥动双臂

C．在冰面上滚动                    D．脱去外衣抛向岸的反方向

2.如图所示，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车的最右端站着质量为m的人。若人水平向右以相对车的速度u跳离小车，则人脱离小车后小车的速度多大？方向如何？

3.某小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化瓶向外喷射气体作为船的动力。现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开液化瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在某段时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，求喷射出质量为Δm的气体后小船的速度是多少？

B类能力关

4.如图所示，质量M＝150 kg的木船长l＝4 m，质量m＝50 kg的人站立在船头，人和船静止在平静的水面上。不计水的阻力，现在人要走到船尾取一样东西，则人从船头走到船尾过程中，船相对静水移动的距离为多大？

5．质量为M的气球上有一质量为m的人，共同静止在距地面高为h的高空中，现在从气球上放下一根不计质量的软绳，人沿着软绳下滑到地面。软绳至少为多长，人才能安全到达地面？

C类综合关（选做）

6．如图所示，质量为M、半径为R的光滑半圆弧槽静止在光滑水平面上，有一质量为m的小滑块在与圆心O等高处无初速度滑下，在小滑块滑到圆弧槽最低点的过程中，圆弧槽产生的位移大小为多少？

7．装有炮弹的炮车停放在水平地面上。炮车和炮弹的总质量为M，炮膛中炮弹质量为m，炮车与地面的动摩擦因数为μ，炮筒的仰角为α。设炮弹以速度v0射出，那么炮车在地面上后退的距离为多少？

8.小车静置在光滑水平面上，站在车上的人练习打靶，人站在车的一端，靶固定在车的另一端，枪离靶的距离为d，如图所示。已知车、人、靶和枪的总质量为m0(不包括子弹)，每颗子弹质量为m，共n发，每颗子弹击中靶后，就留在靶内，且待前一发击中靶后，再打下一发，打完n发后，小车移动的距离为多少？

预习检测答案：A

【进阶闯关检测】答案

A类基础关

1．假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是(　　)

A．步行

B．挥动双臂

C．在冰面上滚动

D．脱去外衣抛向岸的反方向

解析　因为冰面光滑，无法行走和滚动，由动量守恒定律知，只有抛出物体获得反冲速度才能到达岸边。

答案　D

2.如图所示，质量为M的小车静止在光滑的水平面上，小车的最右端站着质量为m的人。若人水平向右以相对车的速度u跳离小车，则人脱离小车后小车的速度多大？方向如何？

解析　设速度u的方向为正方向，并设人脱离小车后小车的速度大小为v，则人对地的速度大小为(u－v)。根据动量守恒定律有0＝m(u－v)－Mv，所以小车速度v＝，方向和u的方向相反。

答案　　方向和u的方向相反

3.某小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化瓶向外喷射气体作为船的动力。现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开液化瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在某段时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，求喷射出质量为Δm的气体后小船的速度是多少？

B类能力关

4.如图所示，质量M＝150 kg的木船长l＝4 m，质量m＝50 kg的人站立在船头，人和船静止在平静的水面上。不计水的阻力，现在人要走到船尾取一样东西，则人从船头走到船尾过程中，船相对静水移动的距离为多大？

解析　设船移动距离为x，则人移动距离为l－x，以船行驶方向为正方向，船对地的平均速度为，人对地的平均速度为－，如图所示。

由动量守恒定律有M－m＝0

即Mx－m(l－x)＝0

解得船移动的距离为x＝＝ m＝1 m。

答案　1 m

5．质量为M的气球上有一质量为m的人，共同静止在距地面高为h的高空中，现在从气球上放下一根不计质量的软绳，人沿着软绳下滑到地面。软绳至少为多长，人才能安全到达地面？

解析　设人下滑过程某一时刻速度大小为v，此时气球上升的速度大小为v，取向上方向为正方向，由动量守恒定律得：

Mv－mv＝0，

即Mv＝mv。

由于下滑过程中的任一时刻，人和气球的速度都满足上述关系，故它们在这一过程的平均速度也满足这一关系，即

M＝m，

则Mt＝mt，

即MH＝mh，

气球上升的高度为H＝h。

人要安全到达地面，绳长至少为L＝H＋h＝h＋h＝h。

答案　h

C类综合关（选做）

6．如图所示，质量为M、半径为R的光滑半圆弧槽静止在光滑水平面上，有一质量为m的小滑块在与圆心O等高处无初速度滑下，在小滑块滑到圆弧槽最低点的过程中，圆弧槽产生的位移大小为多少？

解析　M和m组成的系统在水平方向上动量守恒，依据人船模型即可求解。设圆弧槽后退位移大小为x，则根据水平方向上动量守恒定律得：Mx＝m(R－x)，解得x＝R。

答案　R

7．装有炮弹的炮车停放在水平地面上。炮车和炮弹的总质量为M，炮膛中炮弹质量为m，炮车与地面的动摩擦因数为μ，炮筒的仰角为α。设炮弹以速度v0射出，那么炮车在地面上后退的距离为多少？

解析　在发射炮弹瞬间，炮车与炮弹组成的系统在水平方向上动量守恒，根据动量守恒定律0＝mv0cosα－(M－m)v，得出v＝。发射炮弹后，炮车受地面阻力作用而做匀减速运动，利用运动学公式v－v2＝2as，其中vt＝0，a＝－＝－μg，得出s＝。

答案　

8.小车静置在光滑水平面上，站在车上的人练习打靶，人站在车的一端，靶固定在车的另一端，枪离靶的距离为d，如图所示。已知车、人、靶和枪的总质量为m0(不包括子弹)，每颗子弹质量为m，共n发，每颗子弹击中靶后，就留在靶内，且待前一发击中靶后，再打下一发，打完n发后，小车移动的距离为多少？

解析　由题意知系统动量守恒，前一发击中靶后，再打下一发，说明发射下一颗子弹时，车已经停止运动。每发射一颗子弹，车后退一段距离。每发射一颗子弹时，子弹动量为mv，由动量守恒定律有

0＝mv－[m0＋(n－1)m]v0

mv＝[m0＋(n－1)m]v0

设每发射一颗子弹车后退x，则子弹相对于地面运动的距离是(d－x)，由动量守恒定律有

m＝[m0＋(n－1)m]

解得x＝，则打完n发后车共后退s＝。

答案