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高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭优质学案
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这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 反冲现象 火箭优质学案，共5页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，学习过程，典型例题，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
【学习目标】
1．理解反冲运动概念及其特点，理解反冲运动的物理实质。
2．能够运用动量守恒定律分析、解决有关反冲运动的问题。
3．知道火箭的飞行原理及其应用。
【学习重点】
反冲运动的特点及应用动量守恒定律对反冲运动进行定量计算。
【学习难点】
如何运用动量守恒定律分析、解决反冲运动问题。
【学习过程】
一、自主学习
1．反冲运动
一个静止的物体在_________的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另外一个部分必然向__________方向运动，这个现象叫反冲运动。
2．特点
（1）物体的不同部分在________作用下向相反方向运动。
（2）在反冲运动中，系统的合外力一般不为零；但内力__________外力，可认为反冲运动中系统______________________。
3．反冲现象的应用和防止
（1）应用：
①______________________________________。
②______________________________________。
③______________________________________。
（2）避免有害的反冲运动
射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，这就会影响射击准确性等。所以用步枪射击时要把枪身抵在______，以减少反冲的影响。
二、发射
1．发射火箭的原理
火箭是利用了反冲原理，发射火箭时，尾管中喷射出的高速气体有动量，根据动量守恒定律，火箭就获得向上的动量，从而向上飞去。
质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止状态。这个人手中拿着一个质量为Δm的小物体。现在他以相对与飞船为u的速度把小物体抛出。
（1）小物体的动量改变量是多少？
（2）人的动量改变量是多少？
（3）人的速度该变量是多少？
2．影响火箭获得速度大小的因素：
（1）____________；
（2）质量比（火箭______的质量与火箭____________质量之比）；
（3）______越大，______越大，火箭最终获得的速度就越大。
3．现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头、人造卫星或宇宙飞船，即利用火箭作为运载工具。
【典型例题】
一个连同装备总质量为M=100kg的宇航员在距离飞船x=45m处相对飞船处于静止状态。他带有一个装有m0=0.5kg氧气的贮气筒，贮气筒上有一个可以使氧气以v=50m/s的速度喷出的喷嘴，宇航员必须向着飞船相反方向放出氧气，才能回到飞船。同时还要保留一部分氧气供途中呼吸用，宇航员的耗氧率为Q=2.5×10-4kg/s。不考虑喷出的氧气对设备及宇航员总质量的影响，如果在开始返回时瞬时喷出0.1kg氧气，宇航员能否安全返回飞船？
【课堂练习】
1.一架喷气式飞机飞行的速度是800m/s，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于800m/s，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？
2.一个连同装备共有100kg的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45m的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以50m/s的速度喷出气体。航天员为了能在10min内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
3.用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以7.0×103m/s的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为500kg，最后一节火箭壳体的质量为100kg。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为1.8×103m/s。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？
4.一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是120kg。这个士兵用自动步枪在2s内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量是10g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是800m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。
（1）每次射击后皮划艇的速度改变多少？
（2）连续射击后皮划艇的速度是多大？
（3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？
5．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
6．下列属于反冲运动的有（ ）
A．喷气式飞机的运动 B．火箭的远动
C．直升机的运动 D．反击式水轮机的运动
7．一只青蛙，蹲在置于水平地面上的长木板一端，并沿板的方向朝另一端跳，在下列情况下，青蛙一定不能跳过长木板的是（ ）
A．木板的上表面光滑而底面粗糙 B．木板的上表面粗糙而底面光滑
木板的上下表面都粗糙 D．木板的上下表面都光滑
8．一个连同装备共有100kg的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45m的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以50m/s的速度喷出气体。航天员为了能在10min时间内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
9．在沙堆上有一木块，质量m1=5kg，木块上放一爆竹，质量m2=0.01kg。点燃爆竹后，木块陷入沙中深度为s=5cm，若沙对木块的平均阻力为58N，不计爆竹中火药的质量和空气阻力，求爆竹上升的最大高度。
10．甲、乙两个溜冰者，两人质量分别为48kg和50kg。甲手里拿着质量为2kg的球，两人均以2m/s的速率在冰面上相向滑行，冰面光滑。甲将球传给乙，乙再将球抛给甲，这样抛接若干次后，乙的速率为零（最后球仍留在甲手中），则甲的速率为多少？
11．在水平轨道上放置一门质量为M的炮车，发射炮弹的质量为m，炮车与地面间摩擦不计，当炮身与水平方向成θ角发射炮弹时，炮弹相对炮身的出口速度为v0，试求炮车后退的速度多大？
12．如图所示，物体A和B质量分别为m1和m2，其图示直角边长分别为a和B。设B与水平地面无摩擦，当A由O顶端从静止开始滑到B的底端时，B的水平位移是多少？
13．一架喷气式飞机飞行速度是800m/s，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于800m/s，那么以地面为参考系，气体的速度反向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？
【学习目标】
1．理解反冲运动概念及其特点，理解反冲运动的物理实质。
2．能够运用动量守恒定律分析、解决有关反冲运动的问题。
3．知道火箭的飞行原理及其应用。
【学习重点】
反冲运动的特点及应用动量守恒定律对反冲运动进行定量计算。
【学习难点】
如何运用动量守恒定律分析、解决反冲运动问题。
【学习过程】
一、自主学习
1．反冲运动
一个静止的物体在_________的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另外一个部分必然向__________方向运动，这个现象叫反冲运动。
2．特点
（1）物体的不同部分在________作用下向相反方向运动。
（2）在反冲运动中，系统的合外力一般不为零；但内力__________外力，可认为反冲运动中系统______________________。
3．反冲现象的应用和防止
（1）应用：
①______________________________________。
②______________________________________。
③______________________________________。
（2）避免有害的反冲运动
射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，这就会影响射击准确性等。所以用步枪射击时要把枪身抵在______，以减少反冲的影响。
二、发射
1．发射火箭的原理
火箭是利用了反冲原理，发射火箭时，尾管中喷射出的高速气体有动量，根据动量守恒定律，火箭就获得向上的动量，从而向上飞去。
质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止状态。这个人手中拿着一个质量为Δm的小物体。现在他以相对与飞船为u的速度把小物体抛出。
（1）小物体的动量改变量是多少？
（2）人的动量改变量是多少？
（3）人的速度该变量是多少？
2．影响火箭获得速度大小的因素：
（1）____________；
（2）质量比（火箭______的质量与火箭____________质量之比）；
（3）______越大，______越大，火箭最终获得的速度就越大。
3．现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头、人造卫星或宇宙飞船，即利用火箭作为运载工具。
【典型例题】
一个连同装备总质量为M=100kg的宇航员在距离飞船x=45m处相对飞船处于静止状态。他带有一个装有m0=0.5kg氧气的贮气筒，贮气筒上有一个可以使氧气以v=50m/s的速度喷出的喷嘴，宇航员必须向着飞船相反方向放出氧气，才能回到飞船。同时还要保留一部分氧气供途中呼吸用，宇航员的耗氧率为Q=2.5×10-4kg/s。不考虑喷出的氧气对设备及宇航员总质量的影响，如果在开始返回时瞬时喷出0.1kg氧气，宇航员能否安全返回飞船？
【课堂练习】
1.一架喷气式飞机飞行的速度是800m/s，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于800m/s，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？
2.一个连同装备共有100kg的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45m的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以50m/s的速度喷出气体。航天员为了能在10min内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
3.用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以7.0×103m/s的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为500kg，最后一节火箭壳体的质量为100kg。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为1.8×103m/s。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？
4.一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是120kg。这个士兵用自动步枪在2s内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量是10g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是800m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。
（1）每次射击后皮划艇的速度改变多少？
（2）连续射击后皮划艇的速度是多大？
（3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？
5．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
6．下列属于反冲运动的有（ ）
A．喷气式飞机的运动 B．火箭的远动
C．直升机的运动 D．反击式水轮机的运动
7．一只青蛙，蹲在置于水平地面上的长木板一端，并沿板的方向朝另一端跳，在下列情况下，青蛙一定不能跳过长木板的是（ ）
A．木板的上表面光滑而底面粗糙 B．木板的上表面粗糙而底面光滑
木板的上下表面都粗糙 D．木板的上下表面都光滑
8．一个连同装备共有100kg的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45m的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以50m/s的速度喷出气体。航天员为了能在10min时间内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
9．在沙堆上有一木块，质量m1=5kg，木块上放一爆竹，质量m2=0.01kg。点燃爆竹后，木块陷入沙中深度为s=5cm，若沙对木块的平均阻力为58N，不计爆竹中火药的质量和空气阻力，求爆竹上升的最大高度。
10．甲、乙两个溜冰者，两人质量分别为48kg和50kg。甲手里拿着质量为2kg的球，两人均以2m/s的速率在冰面上相向滑行，冰面光滑。甲将球传给乙，乙再将球抛给甲，这样抛接若干次后，乙的速率为零（最后球仍留在甲手中），则甲的速率为多少？
11．在水平轨道上放置一门质量为M的炮车，发射炮弹的质量为m，炮车与地面间摩擦不计，当炮身与水平方向成θ角发射炮弹时，炮弹相对炮身的出口速度为v0，试求炮车后退的速度多大？
12．如图所示，物体A和B质量分别为m1和m2，其图示直角边长分别为a和B。设B与水平地面无摩擦，当A由O顶端从静止开始滑到B的底端时，B的水平位移是多少？
13．一架喷气式飞机飞行速度是800m/s，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于800m/s，那么以地面为参考系，气体的速度反向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？
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