反冲运动火箭及习题课分解
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5 反冲运动火箭基础稳固1.以下不属于反冲运动的是()A. 喷气式飞机的运动B. 物体做自由落体的运动C.火箭的运动D. 还击式水轮机的运动分析喷气式飞机和火箭都是靠喷出气体, 经过反冲获取行进的动力; 还击式水轮机靠水轮击取水, 通过反冲获取动力。
答案 B2.一人静止于圆滑的水平冰面上, 现欲向前运动, 以下方法中可行的是()A. 向后踢腿B. 手臂向后甩C.在冰面上转动D. 脱下外套向后水平抛出分析因为冰面没有摩擦, 所以 C 不可以 ;A 、 B因为总动量守恒, 所以人整体不动; 只有 D是反冲现象 , 可令人向前运动。
答案 D3.如下图 , 自行火炮连同炮弹的总质量为m0, 当炮筒水平 , 火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中 ,发射一枚质量为m的炮弹后 , 自行火炮的速度变成v2, 仍向右行驶 , 则炮弹相对炮筒的发射速度 v0为()A.mv1-v2)+mv2mB.m0v1-v2)mC.mv1-v2)+2mv2mD.m0v1-v2)-m(v1-v2)m分析自行火炮水平匀速行驶时, 牵引力与阻力均衡, 系统动量守恒。
设向右为正方向, 发射前总动量为 m0v1,发射后系统的动量之和为( m0-m) v2+m( v0+v2),m0v1=( m0-m) v2+m( v0+v2)解得 v0=m0v1m0-m)v2m-v 2=m0v1-v2)m。
答案 B4. ( 多项选择 ) 一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动, 若其沿运动方向的相反方向开释出一物体P,不计空气阻力 , 则()A.火箭必定走开本来轨道运动B.物体 P 必定走开本来轨道运动C.火箭运动半径必定增大D.物体P运动半径必定减小分析由反冲运动的知识可知, 火箭的速度必定增大, 火箭做离心运动, 运动半径增大。
但物体P 能否走开本来的轨道运动, 要依据开释时的速度大小而定, 若开释的速度与本来的速度大小相等, 则P仍在本来的轨道上反方向运动。
知识点:反冲现象系统在内力作用下,当一部分向某一方向的动量发生变化时,剩余部分沿相反方向的动量发生同样大小变化的现象。
火箭等都是利用反冲运动的实例.若系统由两部分组成,且相互作用前总动量为零。
一般为物体分离则有 0=mv+(M-m)v\\\\\\\\\' , M是火箭箭体质量,m是燃气改变量。
(参考系的选择是箭体) 例如:火箭、水轮机或灌溉喷水器等。
火箭喷气式飞机(不属于反冲运动)和火箭的飞行应用了反冲的原理,它们都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的。
现代的喷气式飞机,靠连续不断地向后喷出气体,飞行速度能够超过l000m/s。
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的状态。
根据动量守恒定律,火箭原来的动量为零,喷气后火箭与燃气的总动量仍然应该是零,即mΔv+Δmu=0 解出Δv= -Δmu/m(1)(1)式表明,火箭喷出的燃气的速度越大、火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比越大,火箭获得的速度越大。
现代火箭喷气的速度在2000~4000 m/s,近期内难以大幅度提高,因此要在减轻火箭本身质量上面下功夫。
火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比叫做火箭的质量比,这个参数一般小于10,否则火箭结构的强度就成了问题。
但是,这样的火箭还是达不到发射人造地球卫星的7.9 km/s的速度。
为了解决这个问题,苏联科学家齐奥尔科夫斯基提出了多级火箭的概念。
把火箭一级一级地接在一起,第一级燃料用完之后就把箭体抛弃,减轻负担,然后第二级开始工作,这样一级一级地连起来,理论上火箭的速度可以提得很高。
但是实际应用中一般不会超过四级,因为级数太多时,连接机构和控制机构的质量会增加得很多,工作的可靠性也会降低。
练习:课件:教案:【教学目标】一、知识与技能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。
5 反冲运动火箭基础巩固1.如图所示,将吹足气的气球由静止释放,球内气体向后喷出,气球会向前运动,这是因为气球受到()A.重力B.手的推力C.空气的浮力D.喷出的气体对气球的作用力解析:将吹足了气的气球释放,气球会向喷气方向的反方向运动是因为气体喷出时,由于反冲作用,喷出的气体对气球有作用力。
答案:D2.运送人造地球卫星的火箭开始工作后,火箭做加速运动的原因是()A.燃料燃烧推动空气,空气反作用力推动火箭B.火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出,气体的反作用力推动火箭C.火箭吸入空气,然后向后推出,空气对火箭的反作用力推动火箭D.火箭燃料燃烧发热,加热周围空气,空气膨胀推动火箭答案:B3.下列图片所描述的事例或应用中,没有利用反冲原理的是()答案:D4.人和气球离地高为h,恰好悬浮在空中,气球质量为m气,人的质量为m人。
人要从气球下拴着的软绳上安全到达地面,软绳的长度至少为()AC解析:开始时,人和气球在空中悬浮,说明合力等于零。
在人沿软绳下滑的过程中,两者所受外力不变,即合力仍等于零。
以人和气球为系统,动量守恒而且符合“人船模型”,如图所示,根据动量守恒定律有m人h=m气H,解得H l=H+h D正确。
答案:D5.如图所示,自行火炮连同炮弹的总质量为m0,炮管水平。
火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中,发射一枚质量为m的炮弹后,自行火炮的速度变为v2,仍向右行驶。
则炮弹相对炮筒的发射速度v0为()AC解析:自行火炮水平匀速行驶时,牵引力与阻力平衡,系统动量守恒。
设向右为正方向,发射前动量之和为m0v1,发射后系统的动量之和为(m0-m)v2+m(v2+v0)由m0v1=(m0-m)v2+m(v2+v0)解得v0B正确。
答案:B6.一小型火箭在高空绕地球做匀速圆周运动,若其沿运动方向的相反方向射出一物体P,不计空气阻力,则()A.火箭一定离开原来轨道运动B.P一定离开原来轨道运动C.火箭运动半径可能不变D.P运动半径一定减小答案:A7.如图所示,质量为m0、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。
反冲现象火箭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。
考点一、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.3.反冲现象的应用及防止(1)应用:农田、园林的喷灌装置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,所以用枪射击时要把枪身抵在肩部,考点二、火箭1.工作原理:喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理,它们靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度.2.决定火箭增加的速度Δv的因素以喷气前的火箭为参考系。
喷气前火箭的动量是0,喷气后火箭的动量是m△v),燃气的动量是△m u。
根据动量守恒定律,喷气后火箭和燃气的总动量仍然为0,所以m△v+△m u=0解出△v=―Δmmu上式表明,火箭喷出的燃气的速度u越大、火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比越大,火箭获得的速度△v就越大。
题型1用动量守恒定律解决爆炸问题[例题1](2023秋•密山市期末)一枚在空中飞行的火箭在某时刻的速度为v0,方向水平,燃料即将耗尽。
此时,火箭突然炸裂成两块(如图所示),其中质量为m2的后部分箭体以速率v2沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则质量为m1前部分箭体速率v1为( )A.v0﹣v2B.v0+v2C.v0―m2m1v2D.v0+m2m1(v0―v2)【解答】解:火箭在爆炸分离时水平方向上动量守恒,规定初速度的方向为正方向,有:(m 1+m 2)v 0=m 1v 1+m 2v 2解得v 1=v 0+m 2m 1(v 0―v 2),故ABC 正确,D 正确。
故选:D 。
[例题2](2024•顺义区二模)一枚在空中水平飞行的玩具火箭质量为m ,在某时刻距离地面的高度为h ,速度为v 。
第5节 反冲运动 火箭A 组:合格性水平训练1.(反冲运动)以下实例中不属于反冲现象的是( ) A .当枪发射子弹时,枪身会同时向后运动 B .乌贼向前喷水从而使自己向后游动C .火箭中的火药燃烧向下喷气推动自身向上运动D .战斗机在紧急情况下抛出副油箱以提高机身的灵活性 答案 D解析 当枪发射子弹时,枪身同时受到一个反作用力向后运动,A 是反冲现象;乌贼向前喷水从而使自己受到一个向后的力,向后游动,B 是反冲现象;火箭中的火药燃烧向下喷气而火箭自身受到一个向上的推力,推动火箭自身向上运动,C 是反冲现象;战斗机抛出副油箱,质量减小,惯性减小,机身的灵活性提高,D 不是反冲现象。
故选D 。
2.(人船模型)停在静水中的船的质量为180 kg,长12 m,不计水的阻力,当质量为60 kg 的人从船尾走到船头的过程中,船后退的距离是( )A .3 mB .4 mC .5 mD .6 m答案 A解析 船和人组成的系统在水平方向上动量守恒,人在船上行进,船向后退,人从船头走到船尾,设船后退的位移大小为x ,则人相对于岸的位移大小为L -x 。
以人的速度方向为正方向,由动量守恒定律得m 人L -x t -m 船·xt=0,代入数据解得x =3 m,故选A 。
3.(火箭问题)静止的实验火箭,总质量为M ,当它以对地速度为v 0喷出质量为Δm 的高温气体后,火箭的速度为( )A .Δmv 0M -ΔmB .-Δmv 0MC .Δmv 0MD .-Δmv 0M -Δm答案 D解析 以火箭和气体组成的系统为研究对象,选高温气体的速度方向为正方向,设火箭速度为v ′,由动量守恒定律得0=(M -Δm )v ′+Δmv 0,得v ′=-Δmv 0M -Δm,故选D 。
4.(火箭问题)一质量为M 的航天器,正以大小为v 0的速度在太空中飞行,某一时刻航天器接到加速的指令后,发动机瞬间向后喷出一定质量的气体,气体喷出时速度大小为v 1,加速后航天器的速度大小为v 2,则喷出气体的质量m 为( )A.v2-v0v1M B.v2v2+v1MC.v2-v0v2+v1M D.v2-v0v2-v1M答案 C解析规定航天器的速度方向为正方向,由动量守恒定律得,Mv0=(M-m)v2-mv1,解得m=v2-v0v2+v1M,故C正确。
第5节反冲运动__火箭1.一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.喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理。
3.日常生活中,有时要应用反冲,有时要防止反冲,如农田、园林的喷灌利用了水的反冲,用枪射击时,要防止枪身的反冲。
一、反冲运动1.定义一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分,一部分向某一个方向运动,另一部分必然向相反的方向运动的现象。
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)反冲运动中,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: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2 000~4 000 m/s。
(2)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。
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。
1.自主思考——判一判(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)火箭应用了反冲的原理。
(√)2.合作探究——议一议(1)反冲运动过程中,动量守恒吗?为什么?提示:守恒。
因为反冲运动是系统内力作用的结果,虽然有时系统所受的合外力不为零,但由于系统内力远远大于外力,所以系统的总动量是守恒的。
5 反冲运动、火箭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的现象.2.特点:(1)反冲运动是物体的不同部分在内力作用下产生的结果.(2)反冲运动中,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,一边喷水一边旋转来自动改变喷水的方向.(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.【深度思考】假如在月球上建一飞机场,应配置喷气式飞机还是螺旋桨飞机呢?答案 喷气式飞机是靠喷出自身携带的气体而做反冲运动的;螺旋桨飞机靠螺旋桨转动时桨面与周围空气发生相互作用而获得向上的动力.因为月球上没有气体,所以只能配置喷气式飞机.【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.如果小车的总质量M =3 kg ,水平喷出的橡皮塞的质量m = kg.(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v = m/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) 解析 (1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零,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 ′=0v ′=-m M -mv =-错误!× m/s=- m/s 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 m/s.(2)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒.以橡皮塞运动的方向为正方向,有mv cos 60°+(M -m )v ″=0v ″=-mv cos 60°M -m=-错误! m/s =- m/s 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 m/s.二、火箭【例2】 一火箭喷气发动机每次喷出m =200 g 的气体,气体离开发动机喷出时的速度v =1 000 m/s.设火箭质量M =300 kg ,发动机每秒钟喷气20次.(1)当第三次喷出气体后,火箭的速度多大?(2)运动第1 s 末,火箭的速度多大?解析 火箭喷气属反冲现象,火箭和气体组成的系统动量守恒,运用动量守恒定律求解.(1)选取火箭和气体组成的系统为研究对象,运用动量守恒定律求解.设喷出三次气体后,火箭的速度为v 3, 以火箭和喷出的三次气体为研究对象,据动量守恒定律得:(M -3m )v 3-3mv =0,故v 3=3mv M -3m≈2 m/s(2)发动机每秒钟喷气20次,以火箭和喷出的20次气体为研究对象,根据动量守恒定律得:(M -20m )v 20-20mv =0,故v 20=20mv M -20m≈ m/s. 答案 (1)2 m/s (2) m/s 分析火箭类问题应注意的三个问题(1)火箭在运动过程中,随着燃料的燃烧,火箭本身的质量不断减小,故在应用动量守恒定律时,必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象.注意反冲前、后各物体质量的变化.(2)明确两部分物体初、末状态速度的参考系是否为同一参考系,如果不是同一参考系要设法予以调整,一般情况要转换成对地的速度.(3)列方程时要注意初、末状态动量的方向.反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相同的.三、反冲运动的应用——“人船模型”1.“人船模型”问题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.人船模型的特点(1)两物体满足动量守恒定律:m 1v 1-m 2v 2=0.(2)运动特点:人动船动,人停船停,人快船快,人慢船慢,人左船右;人船位移比等于它们质量的反比;人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比,即x 1x 2=v 1v 2=m 2m 1. (3)应用此关系时要注意一个问题:即公式v 1、v 2和x 1、x 2一般都是相对地面而言的.【例3】 有一只小船停在静水中,船上一人从船头走到船尾.如果人的质量m =60 kg ,船的质量M =120 kg ,船长为l =3 m ,则船在水中移动的距离是多少?水的阻力不计.解析 人在船上走时,由于人、船系统所受合力为零,总动量守恒,因此系统的平均动量也守恒,如图所示. 设人从船头到船尾的时间为t ,在这段时间里船后退的距离为x ,人相对地面运动距离为l -x ,选船后退方向为正方向,由动量守恒有:M x t -m l -x t =0 所以x =m M +m l =60120+60×3 m=1 m.答案 1 m “人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题,解决这类问题应明确:(1)适用条件:①系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量为零;②在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向).(2)画草图: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,注意两物体的位移是相对同一参考系的位移.练习:1.(反冲运动)手持铁球的跳远运动员起跳后,欲提高跳远成绩,可在运动到最高点时,将手中的铁球( C )A .竖直向上抛出B .向前方抛出C .向后方抛出D .向左方抛出解析 欲提高跳远成绩,则应增大水平速度,即增大水平方向的动量,所以可将铁球向后抛出,人和铁球的总动量守恒,因为铁球的动量向后,所以人向前的动量增加.2.(反冲运动)(多选)中国潜艇专家正在设计一种以电磁推动潜航的潜艇,基本原理是潜艇间的海水通电,利用潜艇的强磁场对通电海水的作用力即安培力,将海水高速推出,使潜艇获得动力.为了提高潜艇的航速,可采用哪些措施( ACD )A.使推出水的速度增大 B.使潜艇的质量增大C.使通过海水的电流增大 D.使单位时间内推出的水的质量增加3.(火箭的原理)运送人造地球卫星的火箭开始工作后,火箭做加速运动的原因是( B )A.燃料燃烧推动空气,空气反作用力推动火箭B.火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出,气体的反作用力推动火箭C.火箭吸入空气,然后向后推出,空气对火箭的反作用力推动火箭D.火箭燃料燃烧发热,加热周围空气,空气膨胀推动火箭解析火箭工作的原理是利用反冲运动,火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管以很大速度喷出时,使火箭获得反冲速度向前运动,故选B项.4.(人船模型的应用)(多选)一平板小车静止在光滑的水平地面上,甲、乙两人分别站在车上左、右两端,当两人同时相向而行时,发现小车向左移动,则( AC )A.若两人质量相等,必定v甲>v乙B.若两人质量相等,必定v甲<v乙C.若两人速率相等,必定m甲>m乙D.若两人速率相等,必定m甲<m乙解析把甲、乙以及小车看成一个系统,系统的动量守恒,开始时速度都为零,小车向左移动,说明甲、乙两人的合动量方向向右,根据题意,甲向右运动,乙向左运动,所以甲的动量大于乙的动量,如果二者质量相等,则甲的速度大于乙的速度,如果二者速率相等,则甲的质量大于乙的质量.5.(人船模型的应用)如图1所示,一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上,斜面体质量为M,顶端高度为h.今有一质量为m的小物体,沿光滑斜面下滑,当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时,斜面体在水平面上移动的距离是( C )α) α)解析此题属“人船模型”问题,m与M组成的系统在水平方向上动量守恒,设m在水平方向上对地位移为x1,M 在水平方向对地位移为x2,因此0=mx1-Mx2.①且x1+x2=htan α.②由①②可得x2=mh?M+m?tan α,故选C.。
反冲现象火箭--高一物理专题练习(内容+练习)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.3.反冲现象的应用及防止(1)应用:农田、园林的喷灌装置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.4.反冲运动的三个特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动.(2)反冲运动中,系统不受外力或内力远大于外力,遵循动量守恒定律或在某一方向上动量守恒.(3)反冲运动中,由于有其他形式的能转化为机械能,所以系统的机械能增加.5.讨论反冲运动应注意的两个问题(1)速度的方向性:对于原来静止的整体,可任意规定某一部分的运动方向为正方向,则反(2)速度的相对性:反冲问题中,若已知相互作用的两物体的相对速度,将各速度转换成相对同一参考系的速度,再列动量守恒方程.二、火箭1.工作原理:喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理,它们都靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度.2.决定火箭增加的速度Δv的因素(1)火箭喷出的燃气相对喷气前火箭的速度.(2)火箭喷出燃气的质量与火箭本身质量之比.一、单选题1.假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上,现欲离开冰面,下列方法中可行的是()A.向后踢腿B.手臂向后甩C.在冰面上滚动D.脱下外衣水平抛出【答案】D【解析】AB .以人整体为研究对象,向后踢腿或手臂向后甩,人整体的总动量为0,不会运动起来,故AB 错误;C .因为是完全光滑的水平冰面,没有摩擦力,人是无法滚动的,故C 错误;D .把人和外衣视为一整体,整体动量为0,人给外衣一个水平速度,人获得反向的速度,可以离开冰面,故D 正确。
故选D 。
2.如图,某中学航天兴趣小组在一次发射实验中将总质量为M 的自制“水火箭”静置在地面上。
2020-2021学年高中物理人教版选修3-5配套学案:第十六章第五节反冲运动火箭含解析第五节反冲运动火箭【素养目标定位】※了解反冲运动的动量守恒※※明确反冲运动问题的处理方法,巩固前面所学知识※了解反冲运动在航天航空中的应用【素养思维脉络】课前预习反馈教材梳理·夯基固本·落实新知知识点1反冲运动1.定义一个静止的物体在__内力__的作用下分裂为两部分,一部分向某一方向运动,另一部分必然向__相反__方向运动的现象。
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。
知识点2火箭1.火箭现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得__反作用力__向前推进的飞行器。
2.火箭的工作原理当火箭推进剂燃烧时,从尾部喷出的气体具有很大的__动量__,根据动量守恒定律,火箭获得大小相等、方向相反的__动量__,因而发生连续的__反冲__现象,随着推进剂的消耗,火箭的质量逐渐减小,加速度不断增大,当推进剂燃尽时,火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。
3.影响火箭速度大小的因素(1)喷气速度:现代液体燃料火箭的喷气速度约为2.5 km/s,提高到3~4 km/s需很高的技术水平.(2)质量比:火箭__开始飞行__时的质量与火箭除燃料外的__箭体__质量之比,现代火箭能达到的质量比不超过10。
4.现代火箭的主要用途利用火箭作为__运载__工具,例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等.思考辨析『判一判』(1)反冲运动中动量守恒。
(√)(2)农田、园林的喷灌装置的原理是反冲运动。
5 反冲运动、火箭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的现象.2.特点:(1)反冲运动是物体的不同部分在内力作用下产生的结果.(2)反冲运动中,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,一边喷水一边旋转来自动改变喷水的方向.(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.【深度思考】假如在月球上建一飞机场,应配置喷气式飞机还是螺旋桨飞机呢?答案 喷气式飞机是靠喷出自身携带的气体而做反冲运动的;螺旋桨飞机靠螺旋桨转动时桨面与周围空气发生相互作用而获得向上的动力.因为月球上没有气体,所以只能配置喷气式飞机.【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.如果小车的总质量M =3 kg ,水平喷出的橡皮塞的质量m = kg.(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v = m/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) 解析 (1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零,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 ′=0v ′=-m M -mv =-错误!× m/s=- m/s 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 m/s.(2)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒.以橡皮塞运动的方向为正方向,有mv cos 60°+(M -m )v ″=0v ″=-mv cos 60°M -m=-错误! m/s =- m/s 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 m/s.二、火箭【例2】 一火箭喷气发动机每次喷出m =200 g 的气体,气体离开发动机喷出时的速度v =1 000 m/s.设火箭质量M =300 kg ,发动机每秒钟喷气20次.(1)当第三次喷出气体后,火箭的速度多大?(2)运动第1 s 末,火箭的速度多大?解析 火箭喷气属反冲现象,火箭和气体组成的系统动量守恒,运用动量守恒定律求解.(1)选取火箭和气体组成的系统为研究对象,运用动量守恒定律求解.设喷出三次气体后,火箭的速度为v 3, 以火箭和喷出的三次气体为研究对象,据动量守恒定律得:(M -3m )v 3-3mv =0,故v 3=3mv M -3m≈2 m/s(2)发动机每秒钟喷气20次,以火箭和喷出的20次气体为研究对象,根据动量守恒定律得:(M -20m )v 20-20mv =0,故v 20=20mv M -20m≈ m/s. 答案 (1)2 m/s (2) m/s 分析火箭类问题应注意的三个问题(1)火箭在运动过程中,随着燃料的燃烧,火箭本身的质量不断减小,故在应用动量守恒定律时,必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象.注意反冲前、后各物体质量的变化.(2)明确两部分物体初、末状态速度的参考系是否为同一参考系,如果不是同一参考系要设法予以调整,一般情况要转换成对地的速度.(3)列方程时要注意初、末状态动量的方向.反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相同的.三、反冲运动的应用——“人船模型”1.“人船模型”问题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.人船模型的特点(1)两物体满足动量守恒定律:m 1v 1-m 2v 2=0.(2)运动特点:人动船动,人停船停,人快船快,人慢船慢,人左船右;人船位移比等于它们质量的反比;人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比,即x 1x 2=v 1v 2=m 2m 1. (3)应用此关系时要注意一个问题:即公式v 1、v 2和x 1、x 2一般都是相对地面而言的.【例3】 有一只小船停在静水中,船上一人从船头走到船尾.如果人的质量m =60 kg ,船的质量M =120 kg ,船长为l =3 m ,则船在水中移动的距离是多少?水的阻力不计.解析 人在船上走时,由于人、船系统所受合力为零,总动量守恒,因此系统的平均动量也守恒,如图所示. 设人从船头到船尾的时间为t ,在这段时间里船后退的距离为x ,人相对地面运动距离为l -x ,选船后退方向为正方向,由动量守恒有:M x t -m l -x t =0 所以x =m M +m l =60120+60×3 m=1 m.答案 1 m “人船模型”是利用平均动量守恒求解的一类问题,解决这类问题应明确:(1)适用条件:①系统由两个物体组成且相互作用前静止,系统总动量为零;②在系统内发生相对运动的过程中至少有一个方向的动量守恒(如水平方向或竖直方向).(2)画草图: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,注意两物体的位移是相对同一参考系的位移.练习:1.(反冲运动)手持铁球的跳远运动员起跳后,欲提高跳远成绩,可在运动到最高点时,将手中的铁球( C )A .竖直向上抛出B .向前方抛出C .向后方抛出D .向左方抛出解析 欲提高跳远成绩,则应增大水平速度,即增大水平方向的动量,所以可将铁球向后抛出,人和铁球的总动量守恒,因为铁球的动量向后,所以人向前的动量增加.2.(反冲运动)(多选)中国潜艇专家正在设计一种以电磁推动潜航的潜艇,基本原理是潜艇间的海水通电,利用潜艇的强磁场对通电海水的作用力即安培力,将海水高速推出,使潜艇获得动力.为了提高潜艇的航速,可采用哪些措施( ACD )A.使推出水的速度增大 B.使潜艇的质量增大C.使通过海水的电流增大 D.使单位时间内推出的水的质量增加3.(火箭的原理)运送人造地球卫星的火箭开始工作后,火箭做加速运动的原因是( B )A.燃料燃烧推动空气,空气反作用力推动火箭B.火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出,气体的反作用力推动火箭C.火箭吸入空气,然后向后推出,空气对火箭的反作用力推动火箭D.火箭燃料燃烧发热,加热周围空气,空气膨胀推动火箭解析火箭工作的原理是利用反冲运动,火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管以很大速度喷出时,使火箭获得反冲速度向前运动,故选B项.4.(人船模型的应用)(多选)一平板小车静止在光滑的水平地面上,甲、乙两人分别站在车上左、右两端,当两人同时相向而行时,发现小车向左移动,则( AC )A.若两人质量相等,必定v甲>v乙B.若两人质量相等,必定v甲<v乙C.若两人速率相等,必定m甲>m乙D.若两人速率相等,必定m甲<m乙解析把甲、乙以及小车看成一个系统,系统的动量守恒,开始时速度都为零,小车向左移动,说明甲、乙两人的合动量方向向右,根据题意,甲向右运动,乙向左运动,所以甲的动量大于乙的动量,如果二者质量相等,则甲的速度大于乙的速度,如果二者速率相等,则甲的质量大于乙的质量.5.(人船模型的应用)如图1所示,一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上,斜面体质量为M,顶端高度为h.今有一质量为m的小物体,沿光滑斜面下滑,当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时,斜面体在水平面上移动的距离是( C )解析此题属“人船模型”问题,m与M组成的系统在水平方向上动量守恒,设m在水平方向上对地位移为x1,M 在水平方向对地位移为x2,因此0=mx1-Mx2.①且x1+x2=htan α.②由①②可得x2=mhM+m tan α,故选C.。