【优教学】第5节反冲运动火箭

《反冲运动火箭》教学设计【课题】《反冲运动火箭》【教材】人教版普通高中物理课程标准实验教科书选修3-5第十六章第五节【课标要求】《普通高中物理课程标准（实验）》要求，“知道动量守恒定律的普遍意义”；“能用动量守恒定律定量分析一维问题”；“了解火箭的发射利用了反冲现象”。

【教学内容分析】本节课实质上是动量守恒定律的延伸和拓展。

教材通过乌贼、反击式水轮机、火箭等介绍了反冲运动在生产、生活和科学技术中的应用，使学生知道反冲运动及其原理，并从动量守恒的角度对反冲运动加以正确的分析和解释。

使学生了解我国古代火箭的发明和现代火箭事业的发展，了解火箭的原理和主要用途。

教学内容与现代科技密切相关，体现了STS教育的思想，对于学生进一步了解物理学的思想和方法，认识物理学在技术中的应用，具有十分重要的意义。

【学情分析】1.知识基础：学生在日常生活中对反冲运动有所了解，基于动量定理及动量守恒定律知识的学习，已经具备应用动量守恒定律分析解释生活和生产中一些典型现象的能力。

2.兴趣特点：学生对未知的物理现象具有较强的好奇心和求知欲。

本节课是对动量守恒定律应用的延伸和拓展，涉及到大自然中的生物运动和科学技术、航天发展等知识，对学生的吸引力较大，易于激发学生学习物理的热情。

3.认知困难：对动量守恒定律认识不深刻，缺乏理性化的思维过程，一旦涉及到具体的物理模型，学生难免会感到束手无策。

【教学目标】一、知识与技能：1.知道什么是反冲运动；2.能结合动量守恒定律对反冲现象做出解释；3.知道反冲运动在各领域的应用，了解火箭的飞行原理和主要用途。

二、过程与方法：1.通过分析生活中有关反冲运动的实例，提高分析、解决实际问题的能力；2.通过反冲运动物理原理的探究过程，认识物理实验、物理模型和数学工具在物理学发展过程中的重要作用。

三、情感态度与价值观：1.通过反冲运动的广泛应用，领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，有将物理知识应用于生活和生产实践的意识；2.通过反冲运动原理的实验探究，体验科学探究的艰辛与喜悦；3.了解我国航天发展现状，激发爱国热情和民族自豪感。

16.5 反冲运动火箭（一）引入新课教师：用实验方法引入新课：演示实验1：老师当众吹一个气球，然后，让气球开口向自己放手，看到气球直向学生飞去，人为制造一点“惊险气氛”，活跃课堂氛围.演示实验2：用薄铝箔卷成一个细管，一端封闭，另一端留一个很细的口，内装由火柴头上刮下的药粉，把细管放在支架上，用火柴或其他办法给细管加热，当管内药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反的方向飞去.演示实验3：把弯管装在可以旋转的盛水容器的下部，当水从弯管流出时，容器就旋转起来.提问：实验1、2中，气球、细管为什么会向后退呢？实验3中，细管为什么会旋转起来呢？看起来很小的几个实验，其中包含了很多现代科技的基本原理：如火箭的发射，人造卫星的上天，大炮发射等.应该如何去解释这些现象呢？这节课我们就学习有关此类的问题.（二）进行新课一、反冲运动1、反冲运动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，另外一个部分必然向相反方向运动，这个现象叫反冲运动.（1）分析：细管为什么会向后退？教师：引导学生自学书本，展开讨论，得出结论：当气体从管内喷出时,它具有动量,由动量守恒定律可知,细管会向相反方向运动.（2）分析：反击式水轮机的工作原理：当水从弯管的喷嘴喷出时，弯管因反冲而旋转，这是利用反冲来造福人类，象这样的情况还很多.2．反冲运动遵循的规律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.3．反冲运动的应用实例（1）利用有益的反冲运动反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转，从而带动发电机发电.喷气式飞机是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度，等等.（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.学生：交流，举例，并说明其工作原理.如：喷气式飞机、我国人民引以为荣的运载火箭等.例1：一个静止的质量为M的不稳定原子核，放射出一个质量为m 的粒子，（1）粒子离开原子核时速度为v0，则原子核剩余部分的速率等于.（2）粒子离开原子核时相对原子核的速度为v0，则原子核剩余部分的速率等于.解析：由于放射过程极短，放射过程中其他外力的冲量均可不计，整个原子核系统动量守恒.（1）设剩余部分对地的反冲速度为v′,由于原子核原来静止，故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小，即有m v0=(M—m)v′，解得;v′= m v0/(M—m)（2）设剩余部分对地的反冲速度为v′，则粒子的对地速率为v=v0—v′.由于原子核原来静止，故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小，即有m(v0—v′ )=(M—m)v′，所以v′=m v0/M即剩余部分速率为m v0/M.火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B.本题考查了火箭的工作原理，要注意与火箭发生相互作用的是火箭喷出的燃气，而不是外界的空气.而与带螺旋桨的直升机发生相互作用的才是空气，应注意两者的区别.二、火箭教师：指导学生看书，对照书上“三级火箭”图，介绍火箭的基本构造和工作原理.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.即m Δv +Δmu =0 解得：mum∆∆=-v 2．决定火箭性能的参数 根据mum∆∆=-v 可知，火箭性能晌参数与喷气速度u 和火箭质量比mm∆有关，一般u 在2000~4000m/s ，质量之比小于10. 3．用多级火箭发射卫星获得所需速度目前多级火箭一般都是三组火箭.因为三组火箭能达到目前发射人造卫星的需求，又因级数越多，结构越复杂，并难以控制，因此降低了性能的可靠性，难以达到预期的目的.播放课前准备的有关卫星发射、“和平号”空间站、“探路者”号火星探测器以及我国“神舟号”飞船等电视录像，使学生不仅了解航天技术的发展和宇宙航行的知识，而且要学生知道，我国的航天技术已经跨入了世界先进行列，激发学生的爱国热情.教师：在此基础上，指导学生阅读课后阅读材料——《航天技术的发展和宇宙航行》.例2：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．燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭B．火箭发动机用力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，然后向后排出，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：火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B.答案：B（三）课堂小结教师活动：让学生概括总结本节的内容.请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容.学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方.解释章鱼游泳时应用什么物理原理？点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力.教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架.（四）作业：课后习题。

物理：8.5《反冲运动火箭》教案（旧人教版必修2）【同步教育信息】一. 本周教学内容：第八章 第五节 反冲运动火箭实验：验证动量守恒定律二. 知识要点：知道反冲运动的含义，能应用动量守恒定律解释反冲运动问题，知道火箭的原理。

理解验证动量守恒实验原理，会计算小球碰前速度、碰后速度，与落地点水平位移关系的推导。

三. 重点、难点解析：（一）反冲运动：反冲运动是静止或运动的物体通过分离出部分物质，而使自身在反方向获得加速度的现象。

实质是物体分离后两部分之间的作用与反作用力作用的结果。

反冲运动物理规律1. 反冲运动的过程中，如果没有外力作用或外力远小于内力，可用动量守恒定律求解。

2. 反冲运动中，系统内力做功和不为零，机械能增加，是典型的作用反作用力都做正功的事例。

3. 研究反冲运动关键是找准研究对象。

（二）实验：验证动量守恒定律验证动量守恒定律实验利用平抛运动中水平位移与初速度成正比的规律，由水平位移确定平抛的初速度，特别是碰撞后两小球下落高度相等，水平位移之比等于平抛水平速度之比。

利用了代换法使测量变得简单。

1. 实验原理两个质量大小不同的小球1m 、2m 发生正碰，若碰前1m 的速度为1v ，2m 静止，且碰撞瞬间系统所受合外力为0，则碰撞瞬间，两球构成的系统动量守恒。

若碰后1m 、2m 的速度分别为1v '和2v '。

根据动量守恒定律有112211v m v m v m '+'=。

只要测出小球质量1m 、2m 及碰撞前后二球速度1v 、1v '、2v '就可以验证碰撞过程动量是否守恒。

下图两小球碰撞后从同一高度做平抛运动，它们下落的高度相同，飞行时间相同，水平距离vt S =（v S ∝）t v N O 2'=' tN O v ='2 t v OM 1'= tOM v ='1 t v OP 1= t OP v =1 其中P 是入射单独做平抛运动落点，N 是被碰球落地点，M 是入射球碰后落地点。

物理《反冲运动-火箭》教案
【教学内容】
反冲运动-火箭
【教学目标】
1. 理解和掌握火箭的工作原理;
2. 了解火箭的历史发展以及现在的应用情况;
3. 认识火箭在现代航空、航天、军事等领域中的重要作用。

【教学重点】
火箭的工作原理和应用领域。

【教学难点】
火箭的工作原理。

【教学方法】
讲授、互动、讨论。

【教学过程】
一、导入（2分钟）
1. 引导学生回顾“运动的三大定律”、动量定理的知识。

2. 运动的三大定律和动量定理在我们的日常生活和理解现象中的作用。

二、讲授（30分钟）
1. 火箭的基本组成部分和工作原理；
2. 火箭的历史发展和应用情况；
3. 火箭在现代航空、航天、军事等领域中的重要作用。

三、讨论（8分钟）
1. 请学生谈谈他们对火箭的认识和了解；
2. 有哪些地方可以使用火箭？
四、总结（5分钟）
1. 对火箭的工作原理和应用领域进行简单总结。

五、作业（5分钟）
1. 搜索有关火箭的知识，并写一份200字的小作文。

【教学评价】
1. 学生们是否理解火箭的工作原理；
2. 学生们是否掌握火箭的应用领域；
3. 学生们是否有良好的讨论和思考能力。

16.5 反冲运动火箭教学目标：一、知识目标：1、知道什么是反冲运动，能举出几个反冲运动的实例；2、知道火箭的飞行原理和主要用途。

二、能力目标：1、结合实际例子，理解什么是反冲运动；2、能结合动量守恒定律对反冲现象做出解释；3、进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力三、德育目标：1、通过实验，分析得到什么是反冲运动，培养学生善于从实验中总结规律和热心科学研究的兴趣、勇于探索的品质。

2、通过介绍我国成功地研制和发射长征系列火箭的事实，结合我国古代对于火箭的发明和我国的现代火箭技术已跨入世界先进先烈，激发学生热爱社会主义的情感。

教学重点：1、知道什么是反冲。

2、应用动量守恒定律正确处理喷气式飞机、火箭一类问题。

教学难点：如何应用动量守恒定律分析、解决反冲运动。

教学方法：1、通过观察演示实验，总结归纳得到什么是反冲运动。

2、结合实例运用动量守恒定律解释反冲运动。

教学用具：反冲小车、玻璃棒、气球、酒精、反冲塑料瓶等课时安排：1课时教学步骤：导入新课[演示]拿一个气球，给它充足气，然后松手，观察现象。

[学生描述现象]释放气球后，气球内的气体向后喷出，气球向相反的方向飞出。

[教师]在日常生活中，类似于气球这样的运动很多，本节课我们就来研究这种。

新课教学：（一）反冲运动火箭1、教师分析气球所做的运动给气球内吹足气，捏紧出气孔，此时气球和其中的气体作为一个整体处于静止状态。

松开出气孔时，气球中的气体向后喷出，气体具有能量，此时气体和气球之间产生相互作用，气球就向前冲出。

2、学生举例：你能举出哪些物体的运动类似于气球所作的运动？学生：节日燃放的礼花。

喷气式飞机。

反击式水轮机。

火箭等做的运动。

3、同学们概括一下上述运动的特点，教师结合学生的叙述总结得到：某个物体向某一方向高速喷射出大量的液体，气体或弹射出一个小物体，从而使物体本身获得一反向速度的现象，叫反冲运动4、分析气球。

火箭等所做的反冲运动，得到：在反冲现象中，系统所受的合外力一般不为零；但是反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况，可以认为反冲运动中系统动量守恒。

16.5 反冲运动火箭知识与技能1．进一步巩固动量守恒定律2．知道反冲运动和火箭的工作原理，了解反冲运动的应用3．了解航天技术的发展和应用过程与方法理解反冲运动的物理实质，能够运用动量守恒定律分析、解决有关反冲运动的问题。

情感态度与价值观培养学生动手动脑的能力，发掘学生探索新知识的潜能。

教学重难点教学重点：运用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质教学难点：动量守恒定律的应用．教学过程重难点一、反冲运动反冲现象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方向运动，这个现象叫作反冲运动．例如：原来静止的大炮，向前发射炮弹后，炮身就要后退；发射火箭时，火箭向下高速喷射气体，使火箭获得向上的速度．反冲运动的特点及其遵循的规律1．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，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加。

2．反冲运动中，以下三种情况均可应用动量守恒定律解决(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，外力可以忽略，也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题。

(3)系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变，可以在该方向上应用动量守恒定律。

分析反冲运动应注意的问题1．速度的反向性问题对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反。

在列动量守恒方程时，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．相对速度问题反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度。

由于动量守恒定律中要求速度为对同一参考系的速度，通常为对地的速度。

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。

16.5反冲运动火箭【教学目标】一、知识与技能1．知道什么是反冲运动。

2．能够用动量守恒定律解释反冲运动并进行简单计算。

3．了解一些火箭的工作原理。

二、过程与方法通过观察反冲现象，寻找它们共同规律的过程培养学生的观察能力和发现问题的能力。

三、情感态度与价值观体会物理知识来源于生活而又应用于生活的特点，培养学生主动探究、乐于探究的品质。

【教学重点】1．能够认清某一运动是否为反冲运动。

2．用动量守恒定律对反冲运动进行解释。

【教学难点】动量守恒定律对反冲运动进行定量计算。

【教学方法】教师启发引导，学生讨论、交流、实验等。

【教学用具】实验器材：铝箔纸，火柴，支架，反击式水轮机原理模型，一些关于反冲应用的图片、动画、视频等。

【自主学习】指导学生完成《导学案》的“知识体系梳理”【新知探究】主题一：反冲师：物体间的相互作用除碰撞以外还有另一种方式也较常见，我们先观察几个实验，看一看它们是否不同于碰撞但也是相互作用。

演示实验一：教材图16．5-3释放充了气的气球，气球喷气的同时向前“窜”。

演示实验二：铝箔纸、火柴药粉、支架。

铝箔纸一端封闭，一端开口放在支架上，加热铝箔纸观察现象。

演示实验三：教材图16．5-4.（反击式水轮机原理）。

问题1：刚才这三个实验是相互作用吗？分别是谁和谁之间的相互作用？学生讨论、交流后得出：均是相互作用。

实验一是喷出的气体与气球的相互作用；实验二是喷出的气体与铝箔卷的相互作用；实验三是喷出的水与喷嘴之间的相互作用。

问题2：这种相互作用与碰撞有什么不同？学生讨论、交流后得出：碰撞中两个物体先是分开的，相互作用后可能合为一体，也可能再次分开，而这种相互作用中两个物体本来是一体的，通过相互作用才分开。

学习交流得出：1. 静止或运动的物体通过分离出一部分物体使另一部分物体向反方向运动的现象称为反冲运动，本节课我们就研究反冲运动。

师：反冲运动在生产、生活中很常见。

播放视频：章鱼或乌贼的运动；草坪喷灌装置等。

16.5 反冲运动 火箭（一）引入新课教师：用实验方法引入新课：演示实验1：老师当众吹一个气球，然后，让气球开口向自己放手，看到气球直向学生飞去，人为制造一点“惊险气氛”，活跃课堂氛围.演示实验2：用薄铝箔卷成一个细管，一端封闭，另一端留一个很细的口，内装由火柴头上刮下的药粉，把细管放在支架上，用火柴或其他办法给细管加热，当管内药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反的方向飞去.启发、引导，学生讨论、交演示实验3：把弯管装在可以旋转的盛水容器的下部，当水从弯管流出时，容器就旋转起来.提问：实验1、2中，气球、细管为什么会向后退呢？实验3中，细管为什么会旋转起来呢？看起来很小的几个实验，其中包含了很多现代科技的基本原理：如火箭的发射，人造卫星的上天，大炮发射等.应该如何去解释这些现象呢？这节课我们就学习有关此类的问题.（二）进行新课一、反冲运动1、反冲运动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，另外一个部分必然向相反方向运动，这个现象叫反冲运动.（1）分析：细管为什么会向后退？教师：引导学生自学书本，展开讨论，得出结论：当气体从管内喷出时,它具有动量,由动量守恒定律可知,细管会向相反方向运动.（2）分析：反击式水轮机的工作原理：当水从弯管的喷嘴喷出时，弯管因反冲而旋转，这是利用反冲来造福人类，象这样的情况还很多.2．反冲运动遵循的规律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.3．反冲运动的应用实例（1）利用有益的反冲运动反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转，从而带动发电机发电.喷气式飞机是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度，等等.（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.学生：交流，举例，并说明其工作原理.如：喷气式飞机、我国人民引以为荣的运载火箭等.例1：一个静止的质量为M的不稳定原子核，放射出一个质量为m 的粒子，（1）粒子离开原子核时速度为v0，则原子核剩余部分的速率等于.（2）粒子离开原子核时相对原子核的速度为v0，则原子核剩余部分的速率等于.解析：由于放射过程极短，放射过程中其他外力的冲量均可不计，整个原子核系统动量守恒.（1）设剩余部分对地的反冲速度为v′,由于原子核原来静止，故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小，即有m v0=(M—m)v′，解得;v′= m v0/(M—m)（2）设剩余部分对地的反冲速度为v′，则粒子的对地速率为v=v0—v′.由于原子核原来静止，故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小，即有m(v0—v′)=(M—m)v′，所以v′=m v0/M即剩余部分速率为m v0/M.火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B.本题考查了火箭的工作原理，要注意与火箭发生相互作用的是火箭喷出的燃气，而不是外界的空气.而与带螺旋桨的直升机发生相互作用的才是空气，应注意两者的区别.二、火箭教师：指导学生看书，对照书上“三级火箭”图，介绍火箭的基本构造和工作原理.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.即m Δv +Δmu =0 解得：mum∆∆=-v 2．决定火箭性能的参数 根据mum∆∆=-v 可知，火箭性能晌参数与喷气速度u 和火箭质量比mm∆有关，一般u 在2000~4000m/s ，质量之比小于10. 3．用多级火箭发射卫星获得所需速度目前多级火箭一般都是三组火箭.因为三组火箭能达到目前发射人造卫星的需求，又因级数越多，结构越复杂，并难以控制，因此降低了性能的可靠性，难以达到预期的目的.播放课前准备的有关卫星发射、“和平号”空间站、“探路者”号火星探测器以及我国“神舟号”飞船等电视录像，使学生不仅了解航天技术的发展和宇宙航行的知识，而且要学生知道，我国的航天技术已经跨入了世界先进行列，激发学生的爱国热情.教师：在此基础上，指导学生阅读课后阅读材料——《航天技术的发展和宇宙航行》.例2：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．燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭B．火箭发动机用力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，然后向后排出，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：火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B.答案：B（三）课堂小结教师活动：让学生概括总结本节的内容.请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容.学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方.解释章鱼游泳时应用什么物理原理？点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力.教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架.（四）作业：课后习题。