八年级物理碰撞、反冲运动、火箭人教实验版知识精讲
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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。
物理碰撞、反冲运动、火箭人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容:碰撞、反冲运动、火箭知识要点:1. 了解碰撞的特点,区别弹性碰撞和非弹性碰撞及正碰和斜碰。
2. 理解微观世界中散射的意义。
3. 了解反冲运动的特点。
4. 会应用动量守恒定律处理反冲问题。
重点、难点解析一、碰撞碰撞的种类:1. 按碰撞前后物体的运动轨迹是否在同一直线分为:正碰和斜碰2. 按碰撞前后物体的机械能是否守恒分为:弹性碰撞和非弹性碰撞弹性正碰的规律:如图所示的碰撞发生后,两个物体的速度分别为碰撞过程中由两个物体组成的系统机械能守恒、动量守恒则2'2'2111122111222m v m v m v =+ ''101122m v m v m v =+(1)当12m m =,即两个物体的质量相等,这时120m m -=,1212m m m +=。
根据(1)、(2)两式,有0'1=v 。
12'v v =这表示第一个物体的速度由现变为零,而第二个物体由静止开始运动,运动的速度等于第一个物体原来的速度。
若21m m >,即第一个物体的质量比第二个物体大得多。
这时121m m m -≈,121m m m +≈。
根据(1)、(2)两式有11'v v = 122'v v =这表示碰撞后第一个物体的速度没有改变,而第二个物体以2 v 1的速度被撞出去。
若21m m <,即第一个物体的质量比第二个物体小得多,这时122m m m -≈-,11220m m m ≈+。
根据(1)、(2)两式,有0''211=-=v v v这表示碰撞以后第一个物体被撞了回去,以原来的速率向反方向运动,而第二个物体仍然静止。
二、反冲(1)由于系统中的一部分物体向某一方向运动,而使另一部分物体向相反方向运动,这种现象叫反冲。
反冲是动量守恒定律应用的一类典型实例。
(2)反击式水轮机、喷气式飞机、火箭都是反冲的重要应用。
反冲运动是怎样产生的?反冲运动的产生,是系统内力作用的结果,两个相互作用的物体A 、B 组成的系统,A 对B 的作用力使B 获得某一方向的动量,B 对A 的作用力使A 获得相反方向的动量,从而使A 沿着与B 的运动方向相反的方向做反冲运动。
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。
可以用该方向上动量的守恒解决反冲运动问题。
【典型例题】例1. 如下图所示,在光滑水平面上放置A 、B 两物体:其中B 物体上固定着一个质量不计的弹簧,并静止在水平面上,A 物体以速度v 向B 运动,并压缩弹簧,以下说法正确的是( )A. 任意时刻,A 、B 受到的弹簧作用力总是大小相等,方向相反B. 当A 、B 两物体距离最近时,B 物体的速度最大C. 当A 、B 两物体距离最近时,两物体的速度相等D. 当弹簧再恢复原长时,B 物体的速度达到最大值解析:当A 接触弹簧后,弹簧由于被压缩,对A 的弹力向左,对B 的弹力向右,A 在弹力作用下减速运动,B 在弹力作用下加速运动,但只要A 的速度大于B 的速度,AB 之间的距离就会减小,弹簧的弹力也会同时增大,系统的动能就会不断的转化为弹簧的弹性势能,当AB 的速度相等时弹簧被压缩的最短,此时弹性势能最大,所以AB 损失的动能也最大,然后弹簧继续给A 向左的弹力,给B 向右的弹力,A 则继续减速,B 继续加速,B 的速度将大于A 的速度,AB 之间的距离开始变长,当弹簧恢复原长时,B 的速度达到了整个过程的最大值,而弹簧中的弹性势能又转化为AB 的动能。
答案:ACD碰撞问题遵循的三个基本原则:1. 碰撞过程中动量守恒原则2. 碰后系统总动能不增加原则3. 碰后速度的合理性原则例2. 质量为M 的气球上有一质量为m 的人,共同静止在距地面高为h 的空中,现在从气球中放下一根不计质量的软绳,人沿着软绳下滑到地面。
软绳至少为多长,人才能安全到达地面?解析:人和气球原来静止,说明人和气球组成的系统所受外力(重力和浮力)的合力为零,在人沿软绳下滑的过程中,它们所受的重力和浮力都没变,故系统的合外力仍为零。
动量守恒。
设人下滑过程某一时刻速度大小为v ,此时气球上升的速度大小为V ,取向上方向为正,由动量守恒定律得0MV mv -=即MV mv =。
由于下滑过程中的任一时刻,人和气球的速度都满足上述关系,故它们在这一过程的平均速度也满足这一关系,即MV mv =。
同乘以人下滑的时间,得MVt mvt = 即 MH mh = 气球上升的高度为m H h M = 人要安全到达地面,绳长至少为m m M L H h h h h M M +=+=+=点评:(1)只要系统所受合外力为零,系统每时每刻的总动量都不变。
本题据此给出了相互作用的两物体每一时刻的速度关系。
进一步得出平均速度关系及位移关系,使利用牛顿运动定律难以解决的问题变得非常简便。
(2)本题中的H 和h 分别是气球和人对地的位移,V v 和分别是气球和人对地的平均速度,动量守恒定律公式中的速度必须相对同一参考系。
例3. 课外科技小组制作一只“水火箭”,用压缩空气压出水流使火箭运动.假如喷出的水流流量保持为2×10-4m 3/s ,喷出速度保持为对地l0m /s 。
启动前火箭总质量为1.4kg ;启动2s 末火箭的速度可以达到多少?已知火箭沿水平轨道运动阻力不计,水的密度是l03kg /m 3。
解析:“水火箭”喷出水流做反冲运动,设火箭原来总质量为M ,喷出水流的流量为Q 。
水的密度为ρ。
水流的喷出速度为v ,火箭的反冲速度为'v ,由动量守恒定律得Qtv v Qt M ρρ=-')(火箭启动后2s 末的速度为QtM Qtv v ρρ-='=343410210210/4/1.4102102m s m s --⨯⨯⨯⨯=-⨯⨯⨯例4. 如图所示,在沙堆表面放置一长方形木块A ,其上再放一质量为0.10kg 的爆竹B ,木块A 的质量为 6.0A m kg =,当爆竹爆炸时,因反冲作用使木块陷入沙中。
从爆竹爆炸到木块停止下陷历时0.1s ,已知木块在沙中受到的平均阻力是90N ,求爆竹能上升的最大高度.设爆竹中火药的质量及空气阻力忽略不计,取g=10m /s 2。
解析:本题属反冲运动的问题,用到了动量守恒定律,这是因为爆炸过程内力远大于外力。
分析在爆炸的瞬间,爆竹获得向上的速度1v ,木块获得向下的速度2v ,A 、B 系统在竖直方向可以看作动量守恒,而木块在其重力及沙子的阻力作用下以速度2v 下陷一段距离,由牛顿第二定律可求出2v 来.对木块A 以向下为正方向有:A A m g f a m -==20v t-∆ 2v =0.5m/s即在爆炸的瞬间木块A 获得向下的速度s m v /5.02=以A 、B 为对象,系统动量守恒,有021=-v m v m A B即s m m v m v B A /30/21==爆炸后。
爆竹以1v 做竖直上抛运动,上升的最大高度为 m gv H 45221==【模拟试题】1. 下列属于反冲运动的是 ( )A. 喷气式飞机的运动B. 直升飞机的运动C. 火箭的运动D. 反击式水轮机的运动2. 一个静止的质量为M 的不稳定原子核,当它放射出质量为m 、速度为v 的粒子后,原子核剩余部分的速度为 。
3. 一炮艇在湖面上匀速行驶,突然从船头和船尾同时向前和向后各发射一发炮弹,设两炮弹的质量相同,相对于地的速率相同,牵引力、阻力均不变,则船的动量和速度的变化情况是 ( )A. 动量不变,速度增大B. 动量变小,速度不变C. 动量不变,速度变小D. 动量不变,速度不变4. 一个质量为M 的平板车静止在光滑的水平面上,在平板车的车头与车尾站着甲、乙两人,质量分别为m 1和m 2,当两人相向而行时 ( )A. 当12m m >时,车子与甲运动方向一致B. 当12v v >时,车子与甲运动方向一致C. 当1122m v m v =时,车子静止不动D. 当1122m v m v >时,车子运动方向与乙运动方向一致5. 一质量为m 的炮弹沿水平方向飞行,其动能为K E ,突然在空中爆炸成质量相同的两块,其一块向后,动能为2K E ,另一块向前,则向前的这一块的动能是( ) A. k E 21 B. k E 29 C. k E 49 D. k E 2249+ 6. 图为一空间探测器的示意图,P l 、P 2、P 3、P 4是四个喷气发动机,P 1、P 2的连线与空间一固定坐标系的x 轴平行,P 3、P 4的连线与y 轴平行,每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不会使探测器转动,开始时,探测器以恒定的速度0v 向正x 方向平动,要使探测器改为向正x 偏负y 60的方向以原来的速率0v 平动,则可 ( )A. 先开动P 1适当时间,再开动P 4适当时间B. 先开动P 3适当时间,再开动P 2适当时间C. 开动P 4适当时间D. 先开动P 3适当时间,再开动P 4适当时间7. 甲、乙两球在光滑水平轨道上同向运动,已知它们的动量分别是s m kg p /5⋅=甲,s m kg p /7⋅=乙,甲追乙并发生碰撞,碰后乙球的动量变为s m kg p /10'⋅=乙,则两球质量m 甲与m 乙的关系可能是 ( )A. 乙甲m m =B. 甲乙m m 2=C. 甲乙m m 4=D. 甲乙m m 6=8. 如图所示,放在光滑水平桌面上的A 、B 木块中部夹一被压缩的弹簧,当弹簧放开时,它们各自在桌面上滑行一段距离后,飞离桌面落在地上,A 的落点与桌边的水平距离为0.5m ,B 的落地点距桌边lm ,那么 ( )A. A 、B 离开弹簧时的速度比为1:2B. A 、B 质量比2:1C. 未离开弹簧时,A 、B 所受冲量比为1:2D. 未离开弹簧时,A 、B 加速度之比为l :29. 一门旧式大炮水平发射出一枚质量为10kg 的炮弹,炮弹飞出的速度是600m /s ,炮身的质量是2t ,求大炮后退的速度是 ,若大炮后退中所受阻力是它重力的30%,则大炮能后退 m.10. 一质量为2m 的小物块A 沿x 轴的正方向运动,与静止在x 轴上的质量为m 的小物块B 发生碰撞。
碰撞前物块A 的速度为0v 。