2020-2021学年物理人教版必修第一册教案:1.6反冲现象火箭
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1.6 反冲现象火箭【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。
3.知道火箭的飞行原理及其应用。
二、过程与方法1.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。
2.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、情感态度与价值观1.了解我国的航空、航天事业的巨大成就和当前的航空、航天计划,激发学生热爱祖国的情感。
2.体会物理知识来源于生活而又应用于生活的特点,提高学生物理学习的学科素养。
【教学重点】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。
【教学难点】如何运用动量守恒定律分析、解决反冲运动问题。
【教学过程】一、复习提问、新课导入1.教师以互动问答的方式,引导学生复习动量、动量守恒定律及其条件等相关知识。
2.实验演示【演示实验1】将吹满气的气球释放,观察气球的运动。
【演示实验2】自制易拉罐注满水后,喷水过程中发现易拉罐的旋转。
【演示实验3】反冲式小船,注水后在水槽中前进。
【演示实验4】反冲式小汽车,气球放球后小车前进。
提问:这几个实验的共同点是什么?点评学生的回答,并引出什么是反冲运动。
二、新课教学(一)反冲现象1.定义:如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分,一部分向某一方向运动,另一部分必然向相反的方向运动。
这个现象叫做反冲。
提问:常见的反冲运动还有哪些?列举一下。
教师总结并展示:喷气式飞机、自动喷洒装置(视频)、章鱼游泳、古代火箭、水上飞行器通过以上实例,引导学生自主归纳总结反冲运动的特点。
(板书)2.特点:反冲运动的实质是作用力与反作用力的效果;内力>>外力,系统动量守恒。
思考与讨论:以实验一为实例,解释反冲现象(从力、能量、动量三个角度)。
教师总结:反冲现象的本质、系统机械能不守恒、系统动量守恒。
例题总结:只要系统的总动量守恒,就可以通过各种方式改变系统某部分的速度,使其他部分产生所需的速度或动量——也就是说可以利用“反冲”!反冲应用举例:乌贼利用反冲运动获得动力。
反冲运动火箭教案教案:反冲运动与火箭一、教学目标1.了解反冲运动的基本原理。
2.了解火箭的基本原理。
3.能够理解反冲运动和火箭在实际应用中的作用。
4.能够掌握通过实验观察与分析反冲运动和火箭的基本运行原理。
二、教学过程1.导入(10分钟)教师通过问题导入学生思考:当你坐在橡皮艇上,用桨从后向前划水的时候,橡皮艇是不是会往后退?为什么?2.理论阐述(30分钟)教师向学生介绍反冲运动的基本原理:反冲运动是指物体的运动状态发生改变时,与物体相互作用的两个物体会产生相互作用力,且大小相等、方向相反。
根据牛顿第三定律可知,物体对另一物体施加的力,另一物体同样对其施加力,但是两个物体的运动方向是相反的。
教师向学生显疑解惑:利用橡皮艇划桨的例子,我们可以看到当人划桨向后的时候,人与橡皮艇会产生相互作用力,人受到的作用力是向后的,而橡皮艇受到的作用力是向前的,因而橡皮艇会往后退。
教师向学生介绍火箭的基本原理:火箭是一种利用反冲运动推进的装置,它将带有燃料的燃料筒一端点燃,燃烧产生的废气通过喷嘴向后排放。
由于牛顿第三定律的作用,废气向后排放会产生向前的推力,使火箭向前移动。
3.实验演示(30分钟)教师为学生准备火箭发射实验装置,并进行实验演示。
教师向学生展示火箭发射实验装置的组装和操作过程,并解释实验原理。
4.实验设计(20分钟)在教师的引导下,学生分组设计自己的火箭发射实验,并向教师提交实验方案。
实验方案应包括:实验目的、材料与器材、步骤与要点。
5.实验操作(40分钟)学生按照实验方案进行实验操作,记录实验数据。
6.实验结果分析(20分钟)学生对实验数据进行分析和总结,并将结果进行展示。
7.实验总结(10分钟)学生根据实验结果和分析,总结火箭发射实验的运行原理,并结合反冲运动的基本原理进行归纳。
三、教学反思通过设计实验和实际操作,学生在实践中学会了通过观察和分析来认识实际物理现象,并加深了对反冲运动和火箭原理的理解。
高中物理火箭反冲运动教案
一、教学目标
1. 了解火箭反冲运动的基本原理;
2. 掌握火箭运动的相关知识及公式;
3. 能够应用相关知识解决问题。
二、教学重点
1. 火箭反冲运动的基本原理;
2. 火箭运动的相关知识及公式。
三、教学难点
1. 火箭反冲运动的实际应用;
2. 解决复杂问题的能力。
四、教学过程
1. 导入
通过展示火箭发射的视频,引入火箭反冲运动的主题,并让学生讨论火箭发射时的反冲现象。
2. 理论讲解
(1)火箭反冲运动的原理
火箭是一种以推进物质的喷射产生动力的航天器。
根据牛顿第三定律,火箭产生的推力是
由废气向相反方向喷出而产生的,所以火箭会产生反冲力,使火箭向前运动。
(2)火箭运动的公式
根据牛顿第二定律,火箭的运动可以用以下公式来描述:
F = m * a
其中,F为火箭的推力,m为火箭的质量,a为火箭的加速度。
3. 例题练习
请学生计算一个火箭在发射时产生的推力,已知火箭的质量为1000kg,加速度为10m/s²。
4. 拓展应用
让学生思考,如果火箭的质量和加速度发生变化,会对火箭的反冲运动产生什么影响。
并让学生在小组内讨论并总结。
五、课堂小结
通过本节课的学习,学生应该能够了解火箭反冲运动的原理,掌握火箭运动的公式,以及能够应用相关知识解决问题。
六、作业布置
布置作业:让学生以火箭为例,分析其他运动中可能出现的反冲现象,并给出解决方案。
以上是本节课的教学内容,希望同学们能够认真学习,加强理解,掌握相关知识。
1.6 反冲现象火箭一、教学目标(一)、知识与技能1、了解反冲运动的概念及反冲运动的一些应用,知道反冲运动的原理。
2、了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素。
(二)、过程与方法1、经历实验探究,认识反冲运动,能举出几个反冲运动的实例。
2、结合动量守恒定律对反冲现象做出解释;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)、情感态度与价值观知道火箭的飞行原理和主要用途,了解我国的航空、航天事业的巨大成就,激发我们热爱祖国的情感。
二、教学重难点1、了解反冲运动的概念及反冲运动的一些应用。
(重点)2、知道反冲运动的原理。
(重点)3、掌握应用动量守恒定律解决反冲运动问题。
(重点、难点)4、了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素。
(难点)三、教学准备课件四、教学过程(一)、导入新课:【教师引入课程】你知道章鱼、乌贼是怎样游动的吗?它们先把水吸入体腔,然后用力压水,通过身体前面的孔将水喷出,使身体很快地运动。
章鱼能够调整喷水的方向,这样可以使得身体向任意方向前进。
章鱼游动时体现了什么物理原理?(二)、讲授新课:1、反冲现象【学生活动】请同学们拿出事先准备好的气球,吹起来以后用手捏住吹气口,然后突然放手,观察所发生的物理现象。
【教师提问】通过实验观察到什么现象?气球为什么会运动起来?【小组讨论交流】从实验中可以看到:松开手以后,气球会沿与吹气口相反的方向运动。
【教师引导】气球动起来后,具有了一定的动量,而其原来的动量是零,故它的动量发生了变化。
由动量定理可知,气球一定受到了冲力的作用,而对气球产生冲力的只能是与气球有相互作用的物体,从本实验来看,能与气球产生相互作用并导致气球运动的只能是气球内的气体。
当松开手后,气球内的气体要从吹气口冲出,从而与气球产生了相互作用的内力,致使气球受到冲力的作用而反向运动。
【教师补充】发射炮弹时,炮弹从炮筒中飞出,炮身则向后退。
这种情况由于系统内力很大,外力可忽略,可用动量守恒定律来解释。
反冲运动、火箭教学设计教材分析本节内容讲述了反冲运动在工农业生产和国防建设的一些重要应用,并着重讲述了我国火箭技术取得的巨大成就。
使学生了解物理知识在现代科学技术中的应用,开阔学生的眼界,激发学生学习积极性。
与旧教材相比,其特点首先是加强了实验,增加了反冲运动实验;其次,注重联系当今的科技前沿,特别是对我国在这方面的情况,如长征系列运载火箭,“神州”号载人飞船的介绍。
为此,可让学生利用所学知识进行分析、解释、研讨,知道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,如发射炮弹时炮身的后退,火箭一喷气而发射,水轮机因水的冲刷而转动等(可利用多媒体演示各过程)。
研究反冲运动的目的是找出反冲速度的规律,找出反冲速度关键是确定相互作用的对象和各物体对地的运动状态。
鼓励学生查阅科普资料了解火箭技术的一些原理及我国古代火箭历史、现代空间技术的现状,进行空间技术讲座和科技制作---研制“水火箭”。
教学目标1.根据反冲定义,例举常见的反冲现象。
2.应用反冲原理,解释有关反冲的实际问题及有关火箭的基本问题。
3.会应用动量守恒定律解决反冲的实际问题的基本思路和方法。
4.叙述我国火箭研究的历史与现状,进行爱国主义教育。
重点、难点分析1.应用动量守恒定律解决反冲实际问题的基本思路和方法是本节重点。
2.难点是用动量守恒定律分析提高火箭速度的办法。
教学构思思路 知识 方法教学流程教学过程一、情景创设思考题:光滑的地面上放置一小车,某人手持铁锤站在小车上,若想要小车持续不断地向右运动,他可以采取哪些办法?请说明理由。
(结合多媒体演示)演示实验一:反击式水轮机转轮的原理模型演示实验分析:多媒体演示各种水轮机及其应用二、原理分析反冲运动:当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将向相反方向运动。
反冲特点:反冲运动一般是变质量问题。
反冲现象里,系统的动量是守恒的。
多媒体演示枪炮反冲现象(加深学生反冲印象)三、实际应用演示实验二:火箭的原理模型演示实验分析:多媒体演示:火箭发射火箭飞行的原理:现代火箭是应用其尾部喷射出高速气体的反冲作用进行飞行的。
《1.6 反冲现象火箭》教学设计一、核心素养要求1.物理观念:能结合动量守恒定律对反冲现象做出解释,培养学生的运动与相互作用观和能量观;2.科学思维:培养学生物理建模的思维,学会从多角度分析物理问题,培养学生科学严谨的逻辑思维,进一步提高学生运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力3.科学探究:通过情景让学生从日常生活的现象中提出问题,运用所学知识进行科学解释4.科学态度与责任: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,增强学生将科学服务于人类的社会责任感和使命感,激发学生的爱国情怀二、学情分析知识上,学习本节之前,学生已学习了冲量、动量及动量守恒等知识,但对动量守恒的应用还不太熟悉,不能很好地把动量守恒的知识与生活现象联系起来,因此在教学中要充分利用学生的自身经验和已有知识,加以引导,使学生积极主动地参与教学过程。
认知上,学生虽然在日常中接触过反冲现象,但大多是感性认识,而且反冲运动的受力主要是内力,分析起来比较抽象,所以学生往往在此陷入认知困境,因此要充分利用学生已有的感性认识,在此基础上展开教学。
心理上,高中学生对物理有着较强的因果认知兴趣,他们不满足于单纯的实验现象,而是希望通过自己的思考来理解现象产生的原因,并自己总结出其中规律。
因此,在教学中,教师应充分设问,引发学生思考,激发学生的认知兴趣,充分调动学生学习的积极性和自主性。
三、教材分析本节选自高中物理选择性必修第一册第一章第6节,知识结构相对简单,但内容是对本章知识的巩固和知识的实际运用,尤其是对动量守恒定律知识的复习。
学生在前面章节中学习了动量及动量守恒定律,并能够对一些物理模型进行简单的分析,但一旦涉及到具体的问题,难免会束手无策。
所以本节知识的地位非常重要,即是对本章所学知识的总结,也是物理知识在实际生活中的运用。
四、教学重难点教学重点:如何运用动量守恒定律分析、解决反冲运动教学难点:运用动量守恒定律对反冲运动进行定量计算五、教学时长1课时六、教学方法讨论法、讲授法、实验法七、教学思路八、教学过程教学环节教学内容学生活动设计意图新课引入观看演示实验视频把气球吹满气,猛一松手,会出现什么现象呢?学生观看视频思考问题培养学生归纳总结的能力,通过对生活中实际现象的观察,引发学生的思考,同时激发学生的学习兴趣,引入新课实验现象模型构建规律探究数学推导实际应用反冲现象提出问题:以下运动具有哪些共同点?引导学生从以下方面进行分析:(1)受力角度:内力远大于外力(2)动量角度:问题一:系统的初动量多少问题二:系统动量是否守恒总结上述现象的特点(1)系统内力远远大于外力,系统动量守恒。
高中物理反冲现象火箭教案一、教学目标:1. 了解反冲现象在物理学中的重要性和应用;2. 理解火箭的工作原理和运动规律;3. 掌握计算火箭飞行过程中的速度、加速度、推力等物理量的方法;4. 能够运用牛顿第三定律解释火箭的运动。
二、教学内容:1. 反冲现象的基本概念和意义;2. 火箭的工作原理及运动规律;3. 计算火箭飞行过程中的物理量。
三、教学重点和难点:1. 火箭工作原理及推力的计算方法;2. 利用牛顿第三定律解释火箭的运动。
四、教学方法:1. 讲述教学方法结合实例分析;2. 学生讨论互动,引导自主思考。
五、教学时间安排:本教案为一节45分钟的物理课程。
六、教学步骤:1. 热身和导入(5分钟)向学生展示一段火箭发射的视频,并引导学生讨论火箭是如何在太空中飞行的原理。
2. 讲解反冲现象与火箭工作原理(10分钟)解释反冲现象和火箭发射时产生的推力与火箭的运动方向之间的关系,引导学生理解火箭的推进原理。
3. 分组讨论计算火箭飞行中的物理量(15分钟)按照分组的方式,让学生在小组内讨论如何计算火箭的速度、加速度、推力等物理量,可以在黑板上画图示意。
4. 展示示范计算方法(10分钟)老师在黑板上展示示范火箭飞行中物理量的计算方法,鼓励学生积极提问,解答疑惑。
5. 总结与讨论(5分钟)让学生在小组内和全班中分享他们的计算结果和学习体会,总结本节课的重点与难点。
七、教学反思:通过本节课的教学,学生对反冲现象和火箭的工作原理有了更深刻的理解,能够独立计算火箭飞行中的物理量。
同时,学生在小组讨论和互动中,培养了团队合作与思考能力。
在今后的教学中,可以通过更多实例分析和案例研究,深入挖掘学生的学习兴趣和潜力,提高物理学习效果。
6反冲现象火箭一、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.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.两位同学在公园里划船,租船的时间将到,他们把小船划向码头.当小船离码头大约1.5 m左右时,有一位同学心想:自己在体育课上立定跳远的成绩从未低于2 m,跳到岸上绝对没有问题.于是她纵身一跳,结果却掉到了水里(上图),她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢?提示:这位同学与船组成的系统在不考虑水阻力的情况下,所受合外力为零,在她跳前后遵循动量守恒定律.她在跳出瞬间,船也要向后运动.故该同学相对于地的速度小于她在体育课上立定跳远时相对于地的速度,从而掉到水里.二、火箭1.火箭的工作原理利用反冲运动,火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时,使火箭获得巨大的速度.2.影响火箭获得速度大小的因素(1)喷气速度:现代液体燃料火箭的喷气速度约为2 000~4 000 m/s.(2)质量比:指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.2011年11月1日清晨5时58分10秒,中国“长征二号F”遥八运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火发射,火箭将“神舟八号”飞船成功送入近地点200千米、远地点330千米的预定轨道.如图所示为“神舟八号”发射过程中的几个瞬间,图甲是火箭点火开始飞行的瞬间,图乙是助推器分离的瞬间,图丙是火箭一、二级分离的瞬间.现代使用的航天火箭几乎都分成几级.在使用时,总是让第一级火箭先燃烧,当燃尽了全部推进剂以后,就被丢弃并点燃第二级火箭……那么,为什么火箭要这样分级制造呢?提示:分级火箭有利于提高火箭的最终速度.考点一对反冲现象的理解1.反冲现象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.①内力的存在不会改变系统的动量,但内力做功往往会改变系统的总动能.②反冲运动中,由于有其他形式的能转化为机械能,所以系统的总动能增加.反冲运动是作用力和反作用力都做正功的典型事例.2.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.(3)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.【例1】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(相对地面),设火箭质量M=300 kg,发动机每秒喷气20次.求当第三次气体喷出后,火箭的速度多大?【审题指导】本题考查反冲运动过程中的动量守恒,解题时应注意火箭动量的变化及动量的方向.【解析】法一:喷出气体的运动方向与火箭运动的方向相反,系统动量守恒.第一次气体喷出后,火箭速度为v1,有(M-m)v1-m v=0,所以v1=m vM-m;第二次气体喷出后,火箭速度为v2,有(M-2m)v2-m v=(M-m)v1,所以v2=2m vM-2m;第三次气体喷出后,火箭速度为v3,有(M-3m)v3-m v=(M-2m)v2,所以v3=3m vM-3m=3×0.2×1 000300-3×0.2m/s≈2 m/s.法二:选取整体为研究对象,运用动量守恒定律求解.设喷出三次气体后火箭的速度为v3,以火箭和喷出三次气体为研究对象,据动量守恒定律,得(M-3m)v3-3m v=0,所以v3=3m vM-3m≈2 m/s.【答案】 2 m/s(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、末状态的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反的.将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空,50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出.在燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)(A)A.30 kg·m/s B.5.7×102 kg·m/sC.6.0×102 kg·m/s D.6.3×102 kg·m/s解析:燃气从火箭喷口喷出的瞬间,火箭和燃气组成的系统动量守恒,设燃气喷出后的瞬间,火箭的动量大小为p,根据动量守恒定律,可得p-m v0=0,解得p=m v0=0.050 kg×600 m/s=30 kg·m/s,选项A正确.考点二“人船模型”问题的处理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.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的关系.用动量守恒定律求位移的题目,大都是系统原来处于静止状态,然后系统内物体相互作用,此时动量守恒表达式经常写成m 1v 1-m 2v 2=0的形式,式中v 1、v 2是m 1、m 2末状态时的瞬时速率.此种状态下动量守恒的过程中,任意时刻的系统总动量为零,因此任意时刻的瞬时速率v 1和v 2都与各物体的质量成反比,所以全过程的平均速率也与质量成反比,即有m 1v 1-m 2v 2=0.如果两物体相互作用时间为t ,在这段时间内两物体的位移大小分别为x 1和x 2,则有m 1x 1t -m 2x 2t =0,即m 1x 1-m 2x 2=0.(2)解题时要画出各物体的位移关系草图,找出它们各自相对地面位移的关系.【例2】 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.【审题指导】【解析】 选人和船组成的系统为研究对象,由于人从船头走到船尾的过程中,系统动量守恒,人起步前系统的总动量为0,当人加速前进时,船加速后退,人停下来,船也停下来.设人的平均速度为v 人,船的平均速度为v 船,根据动量守恒有m v 人-M v 船=0设人的位移为x 人,船的位移为x 船,则m x 人t -M x 船t =0 而x 人+x 船=l联立可得x 船=mM +m l =60120+60×3 m =1 m.【答案】 1 m“人船模型”的特点(1)“人”走“船”走,“人”停“船”停;(2)x 人=M M +m l ①,x 船=mM +m l ②,x 人,x 船的大小与人运动的时间和运动状态无关;(3)上①式比上②式得x 人x 船=Mm ,在系统满足动量守恒的方向上,人、船的位移与质量成反比.载人气球静止于高h 的空中,气球的质量为M ,人的质量为m ,若人沿绳梯滑至地面,则绳梯至少为多长?答案:M +mM h解析:画出气球和人的位移示意图→利用平均动量守恒定律求解气球和人原来静止在空中,说明系统所受合外力为零,故系统在人下滑过程中动量守恒,人着地时绳梯至少应接触地面,设绳梯长为L ,人沿绳梯滑至地面,人的位移为x 人,球的位移为x 球,它们的位移状态图如图所示,由平均动量守恒有:0=Mx 球-mx 人,又有x 球+x 人=L ,x 人=h ,故L =M +mM h .学科素养提升爆炸问题炸弹的爆炸、原子核的裂变等都是同类问题,其实质为内力远大于外力,系统动量守恒,动能增加.爆炸和碰撞的异同【典例】一枚质量为m的手榴弹,在空中某点运动速度的大小为v,方向沿水平方向.手榴弹在该点突然炸裂成两块,质量为m1的一块沿v的反方向飞去,速度大小为v1,求另一块炸裂后的速度v2.【解析】爆炸前,可认为手榴弹是由质量为m1和m-m1的两块弹片组成的.手榴弹爆炸的过程,可看作是这两块弹片相互作用的过程.由于两块弹片所受的爆炸力远大于它们受到的重力,所以满足动量守恒定律.两块弹片在炸开前(初状态)的总动量是m v,炸开后(末状态)的总动量为-m1v1+(m-m1)v2.根据动量守恒定律有m v=-m1v1+(m-m1)v2所以v2=m v+m1v1m-m1,方向与v相同.【答案】m v+m1v1m-m1,方向与v相同对于爆炸类问题,由于相互作用力是变力,用牛顿运动定律求解非常复杂,甚至根本就无法求解,但用动量守恒定律求解时,只需要考虑过程的始末状态,而不需要考虑过程的具体细节,这正是用动量守恒定律求解问题的优点.类题试解有一大炮竖直向上发射炮弹,炮弹的质量为m′=6.0 kg(内含炸药的质量可以忽略不计),射出的初速度v0=60 m/s.当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片,其中一片质量为m=4.0 kg.现要求这一片不能落到以发射点为圆心,以R=600 m为半径的圆周范围内,则刚爆炸完时两弹片的总动能至少多大?(g取10 m/s2,忽略空气阻力) 【解析】设炮弹上升到达最高点的高度为H,根据匀变速直线运动规律,有v20=2gH.设质量为m的弹片刚爆炸后的速度为v1,另一块的速度为v,根据动量守恒定律有m v1+(m′-m)v=0.设质量为m的弹片恰好落到该圆周上,它运动的时间为t,根据平抛运动规律有H=12gt2,R=v1t.炮弹刚爆炸后,两弹片的总动能E k=12m v21+12(m′-m)v2.解以上各式得E k=12·m′mR2g2 (m′-m)v20.代入数值得E k=6.0×104 J.【答案】 6.0×104 J1.(多选)下列属于反冲运动的是(ACD)A.喷气式飞机的运动B.直升机的运动C.火箭的运动D.反击式水轮机的运动解析:反冲运动是一个物体分裂成两部分,两部分朝相反的方向运动,故直升机不是反冲运动.2.(多选)下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行速度(AC)A.使喷出的气体速度增大B.使喷出的气体温度更高C.使喷出的气体质量更大D.使喷出的气体密度更小3.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(D)A.向后踢腿B.手臂向后甩C.在冰面上滚动D.脱下外衣水平抛出解析:人向后踢腿或甩手,整体总动量为0,腿和手停止运动,身体便停止运动,不会运动起来,故A、B错误;因为是完全光滑的水平冰面,没有摩擦力,人是滚不了的,故C错误;把外衣抛出,人会获得一个反向的速度,可以离开冰面,故D正确.4.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迅速喷出时,使火箭获得反冲速度,故选B项.5.(多选)一人从泊在码头边的船上往岸上跳,若该船的缆绳并没拴在码头上,则下列说法中正确的有(AB)A.船越轻小,人越难跳上岸B.人跳跃时相对船速度大于相对地速度C.船越重越大,人越难跳上岸D.人跳时相对船速度等于相对地速度解析:船越轻小,船的反冲速度越大,人获得的速度反而越小,人船相对反向运动,因此人跳跃时相对船的速度大于相对地的速度,故A、B正确.莘莘学子,最重要的就是不要去看远方模糊的,而要做手边清楚的事。