高中物理选修3-5步步高全套学案及课件第一章3课时2.pdfVIP

课时2反冲现象与火箭的发射

[学习目标]1.了解反冲运动及反冲运动的典型事例.2.能够应用动量守恒定律解决反冲运动

问题.3.了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素.

一、反冲现象

1.定义

一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分,一部分向某个方向运动,另一部分必然向相反

的方向运动的现象.

2.规律：反冲运动中,相互作用力一般较大,满足动量守恒定律.

二、火箭

1.工作原理：利用反冲运动,火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出,使火箭

获得巨大的向前的速度.

2.影响火箭获得速度大小的两个因素

(1)喷气速度：现代火箭的喷气速度为2000～4000m/s.

(2)质量比：火箭起飞时的质量与燃料燃尽时的质量之比.喷气速度越大,质量比越大,火箭获得

的速度越大.

3.现代火箭的主要用途：利用火箭作为运载工具,如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造

卫星和宇宙飞船等.

[即学即用]

1.判断下列说法的正误.

(1)反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果.(√)

(2)只有系统合外力为零的反冲运动才能用动量守恒定律来分析.(×)

(3)反冲运动的原理既适用于宏观物体,也适用于微观粒子.(√)

(4)火箭点火后离开地面加速向上运动,是地面对火箭的反作用力作用的结果.(×)

(5)在没有空气的宇宙空间,火箭仍可加速前行.(√)

2.如图1所示是一门旧式大炮,炮车和炮弹的质量分别是M和m,炮筒与地面的夹角为α,炮弹

射出出口时相对于地面的速度为v.不计炮车与地面的摩擦,则炮车向后反冲的速度大小为v

0

＝________.

图1

mvcosα

答案0

M

解析取炮弹与炮车组成的系统为研究对象,因不计炮车与地面的摩擦,所以水平方向动量守

恒.炮弹发射前,系统的总动量为零,炮弹发射后,炮弹的水平分速度为vcosα,根据动量守恒定

0

律有：mvcosα－Mv＝0

0

mvcosα

所以炮车向后反冲的速度大小为v＝0.

M

一、反冲运动的理解和应用

例1反冲小车静止放在水平光滑玻璃上,点燃酒精,水蒸气将橡皮塞水平喷出,小车沿相反方

向运动.如果小车原来的总质量M＝3kg,水平喷出的橡皮塞的质量m＝0.1kg,水蒸气质量忽略

不计.

(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v＝2.9m/s,求小车的反冲速度；

(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变,方向与水平方向成60°角,小车的反冲速度又如何(小车一直

在水平方向运动)?

答案(1)0.1m/s,方向与橡皮塞运动的方向相反

(2)0.05m/s,方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反

解析(1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零,初始状态系统总动量为零.

以橡皮塞运动的方向为正方向

根据动量守恒定律,mv＋(M－m)v′＝0

m0.1

v′＝－v＝－×2.9m/s＝－0.1m/s

M－m3－0.1

负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反,反冲速度大小是0.1m/s.

(2)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒.

以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向,有

mvcos60°＋(M－m)v″＝0

mvcos60°0.1×2.9×0.5

v″＝－＝－m/s＝－0.05m/s

M－m3－0.1

负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反,反冲速度大小是0.05m/s.

针对训练“爆竹声中一岁除,春风送暖入屠苏”,爆竹声响是辞旧迎新的标志,是喜庆心情的

流露.有一个质量为3m的爆竹斜