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【K12教育学*资料】2017_2018学年高中物理第一章碰撞与动量守恒第四节反冲运动教学案粤教版选

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教育是最好的老师,小学初中高中资料汇集 第四节 反 冲 运 动 对应学生用书页码 1.反冲运动是指一个物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时,这个物体的剩余部 分向相反方向运动的现象。 2.反冲运动和碰撞、爆炸相似,相互作用力一般很大,可以用动量守恒定律来处理。 3.火箭的燃料点燃后燃烧生成的高温高压燃气以很大的速度向后喷出,火箭由于反冲 运动而向前运动。 4.一个静止的质量为 M 的不稳定原子核,当它以速度 v 放出一个质量为 m 的粒子后, 剩余部分的速度为- mv 。 M-m 对应学生用书页码 反 冲 运 动 1.定义 当原来静止或运动的物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时, 这个物体的剩余部分 将向相反方向运动,这种运动叫反冲运动。 2.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)反冲运动和碰撞、爆炸相似,相互作用力一般很大,可以用动量守恒定律来处理。 (3)反冲运动中常伴有其他形式的能转化为机械能,系统的总能量增加。 3.求解反冲运动应注意的问题 (1)速度的反向性 对于原来静止的系统, 当向某一方向射出(或抛出)它的一部分时, 剩余部分的反冲是相 对于抛出部分来说,两者运动方向必然相反。进行计算时,可任意规定某一部分的运动方向 为正方向,则反方向的另一部分的速度应取负值。 (2)速度的同时性 专注专业学*坚持不懈勇攀高峰 1 教育是最好的老师,小学初中高中资料汇集 反冲运动问题中,根据动量守恒定律列出的方程中同一状态的速度应是同时的。 (3)速度的相对性 反冲运动中, 有时遇到的速度是相互作用的两物体间的相对速度。 由于动量守恒定律中 要求速度为对同一惯性系的速度, 即对地的速度, 因此应先将相对速度转换成对地的速度后, 再列动量守恒定律方程。 (4)变质量问题 在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动,如在火箭的运动过程中,随着燃料的消耗, 火箭本身的质量不断减小, 此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为 研究对象,取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究。 (1)反冲运动实际上是相互作用的物体之间作用力与反作用力产生的结果。 (2)反冲运动有利有弊,有利的一方面我们可以应用,比如,反击式水轮机、喷气式飞 机、火箭、农田喷灌、宇航员在太空行走等;反冲运动不利的地方要尽力去排除,比如,枪、 炮在射击时产生的反冲运动对射击的准确性有影响等。 1.一门旧式大炮,炮身的质量 M=1000 kg,水*发射一枚质量是 2.5 kg 的炮弹,如 果炮弹从炮口飞出时的速度是 600 m/s,求炮身后退的速度大小。 解析: 发射炮弹过程中, 炮身和炮弹组成的系统动量守恒, 设炮弹飞出的方向为正方向, 则得: Mv1+mv2=0 -mv2 -2.5×600 故 v1= = m/s=-1.5 m/s M 1000 负号表示炮后退的方向为炮弹飞出的反方向。 答案:1.5 m/s “人船模型”问题 1.“人船模型”问题的特征 两个原来静止的物体发生相互作用时,若所受外力的矢量和为零,则动量守恒。在相互 作用的过程中, 任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。 这样的问题归为“人船模 型”问题。 2.处理“人船模型”问题的关键 (1)利用动量守恒,确定两物体速度关系,再确定两物体通过的位移关系。 由于动量守恒,所以任一时刻系统的总动量为零,动量守恒式可写成 m1v1=m2v2 的形式 (v1、v2 为两物体的瞬时速率),此式表明任意时刻的瞬时速率都与各物体的质量成反比。所 以全过程的*均速度也与质量成反比。进而可得两物体的位移大小与各物体的质量成反比。 专注专业学*坚持不懈勇攀高峰 2 教育是最好的老师,小学初中高中资料汇集 即 = 。 (2)解题时要画出各物体的位移关系草图,找出各长度间的关系。 s1 m2 s2 m1 (1)“人船模型”问题中,两物体的运动特点是:“人”走“船”行、“人”停“船” 停。 (2)在求解过程中应讨论的是“人”及“船”的对地位移。 2.(双选)一只小船静止在水面上,一人从船头向船尾走去,设 M 船>m 人,不计水的阻 力,则( ) A.人在船上行走时,人对地的速度大于船对地的速度 B.人在船上行走时,人对地的速度小于船对地的速度 C.当人停止时,因船的惯性大,所以船要继续后退 D.人和船组成的系统动量守恒,且总动量等于零,所以人停止船也停止 解析:由于不计水的阻力,船和人组成的系统所受合力为零,动量守恒。设船和人的速 率分别为 v 船、v 人,并选船的方向为正方向可得 M 船 v 船-m 人 v 人=0,即 M 船 v 船=m 人 v 人,由 M 船>M 人得 v 船<v 人;当 v 人=0 时 v 船=0,故选项 A、D 对,B、C 错。 答案:AD 对应学生用书页码 反冲运动问题 [例 1] 在太空中有一枚相对于太空站处于静止质量为 M 的火箭,突然喷出质量为 m 的 气体,喷出的速度为 v0(相对于太空站),紧接着再喷出质量也为 m 的另一部分气体,此后火 箭获得的速度为 v(相对太空站),火箭第二次喷射的气体的速度多大(相对于太空站)? [解析] 火箭与喷出的气体组成的系统动量守恒,设 v0 的方向为正方向,则由动量守 恒定律可得: 第一次喷出气体后:mv0-(M-m)v1=0 得 v1= mv0 ,方向与正方向相反。 M-m 第二次喷出气体后:mv2-(M-2m)v=-(M-m)v1 得 v2=( -2)v-v0。 [答案] ( -2)v-v0 M m M m 专注专业学*坚持不懈勇攀高峰 3 教育是最好的老师,小学初中高中资料汇集 (1)实际遇到的反冲运动问题通常有三种情况: 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,外力可忽略,也可以用动量守恒定律 解决反冲运动问题。 ③系



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