高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭获奖备课作业ppt课件

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第5节　弹性碰撞和非弹性碰撞导学案【学习目标】1.通过实验认识反冲运动，能举出反冲运动的实例，知道火箭的发射是反冲现象。2.能结合动量守恒定律对常见的反冲现象作出解释。3.了解我国航天事业的巨大成就，增强对我国科学技术发展的自信。【学习重难点】1.教学重点：如何应用动量守恒定律分析、解决反冲运动。 2.教学难点：动量守恒定律对反冲运动进行定量计算。【知识回顾】1.动量守恒定律(1)内容如果一个系统不受外力，或者所受外力的矢量和为零，这个系统的总动量保持不变。(2)表达式对两个物体组成的系统，常写成：p1＋p2＝p1′＋p2′或m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′(3)适用条件系统不受外力或者所受外力之和为零。【自主预习】一、反冲现象1．实例分析发射炮弹时，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，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。炮身的这种后退运动叫作反冲。2．特点(1)物体的不同部分在__内力__作用下向相反方向运动。(2)反向运动中， 相互作用力一般较大，通常可以用__动量守恒定律__来处理。3．反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲，使水从喷口喷出时一边喷水一边__旋转__。(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的__准确性__，所以用步枪射击时要把枪身抵在__肩部__，以减少反冲的影响。二、火箭1．工作原理：应用了反冲的原理，火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的__速度__。2．影响火箭获得速度大小的因素：(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度通常为2 000～5 000 m/s。(2)火箭获得的速度大小：Δv＝－eq \f(Δm,m)u，式中Δm为Δt时间内__喷射燃气__的质量，m为喷出燃气后__火箭__的质量，u为喷出的__燃气__相对喷气前火箭的速度。(3)质量比：火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比，喷气速度__越大__，质量比__越大__，火箭获得的速度越大。【课堂探究】【新课导入】观看视频，以下现象体现了什么物理原理？【新课教学】任务一、反冲现象一、做一做布置做实验：把气球吹满气，然后松手，气球会怎样？并思考是什么导致气球如此运动？ 提示：提问：你还能举出哪些类似的例子？反冲运动请同学们阅读课文，并总结反冲运动的知识，然后和学生总结反冲运动的概念：1.定义：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。这个现象叫反冲。2.特点①物体间相互作用突然发生，时间短，作用强。②系统所受外力一 般不为零，但远远小于内力。提问：气球是如何实现反冲的，在反冲运动中，能量如何转化?然后利用前面的例子帮助学生总结反冲运动中能量变化情况。由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总动能增加。请总结反冲运动的规律：3.规律（1）动力学角度:相互作用的两部分物体内力远大于作用在任意一部分其上他外力，可近似认为任一一部分物体合外力近似等于内力，由于内力很大，任意部分加速很快。（2）动量角度:相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以可以用动量守恒定律或在某一方向上应用动量守恒定律来处理。能量角度:由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总动能增加。提问：你知道反冲运动在生产生活中和科学技术中有哪些应用吗？（1）灌溉喷水（2）水上滑行（3）喷气飞机你知道在生产生活中和科学技术中有哪些地方需要防止反冲带来的危害吗？ 中国新型履带式自行榴弹炮炮车的履带表面有较深的突起抓地钩型设计是为了增大摩擦力，止退犁和两个液压缓冲器，都是为了在火炮连射时起到“止退”的作用，提高命中精度而精心设计的。用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响老旧式的炮车发射炮弹前需要先固定任务二、火箭情景：火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v1，求燃料燃尽后火箭的飞行速度v为多大？【分析】火箭发射过程中内力远大于外力，所以动量守恒。（以火箭的速度方向为正方向） 则： mv －（M-m）v1= 0 问题1：影响火箭速度的主要因素有哪些？（1）燃气喷射的速度（2）火箭的质量比（即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）目前的技术条件下，火箭的质量比在6-10左右。问题2：提高火箭速度的办法有哪些？问题3：阅读课文，了解中国火箭发展历程和总结人类通过哪些途径提高火箭质量比和喷气速度？（1）如何提高火箭燃气的喷射速度？【提示】要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料， 目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂。（2）如何提高火箭提高火箭质量比？【提示】多级火箭能及时把空壳抛掉，使火箭的总质量减少，因而能够达到很高的速度，但火箭的级数不是越多越好，级数越多构造越复杂，工作的可靠性越差，目前多级火箭一般都是三级。简述中国火箭发展历程？①古代火箭我国早在宋代就发明了火箭，在箭支上扎个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后生成的燃气以很大的速度向后喷出，火箭由于反冲而向前运动。②现代火箭结构现代火箭较古代火箭结构复杂得多，现代火箭主要由壳体和燃料组成，壳体是圆筒形的，前端是封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出，火箭就向前飞去。【自我测评】1．(2020·安徽省淮南一中高二下学期期中)如图所示，设质量为M的导弹运动到空中最高点时速度为v0，突然炸成两块，质量为m的一块以速度v沿v0的方向飞去，则另一块的运动(　C)A．一定沿v0的方向飞去B．一定沿v0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】【解析】根据动量守恒Mv0＝mv＋(M－m)v′得v′＝eq \f(Mv0－mv,M－m)，mv可能大于、小于或等于Mv0，所以v′可能小于、大于或等于零。2.2020年6月23日上午，我国在西昌卫星发射中心成功将北斗三号最后一颗全球组网卫星送入太空。假设火箭搭载着卫星以速率v0进入太空预定位置，由控制系统使箭体与卫星分离。已知前部分的卫星质量为m1，后部分的箭体质量为m2，分离后箭体以速率v2沿火箭原方向飞行，若忽略空气阻力与分离前后系统质量的变化，则分离后卫星的速率v1为(　　)A．v0－v2　　　　　 B．v0＋v2C．v0－eq \f(m2,m1)v2 D．v0＋eq \f(m2,m1)(v0－v2)【答案】D【解析】根据动量守恒定律，得(m1＋m2)v0＝m1v1＋m2v2v1＝v0＋eq \f(m2,m1)(v0－v2)选项D正确。【学后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？