第四节(教师用)《反冲运动》导学案

1第四节《反冲运动》导学案【学习目标】1.知道反冲运动的含义和反冲运动在技术上的应用．2．知道火箭的飞行原理；了解我国在火箭技术上的巨大成就和伟大贡献．3．能应用动量守恒定律解释反冲现象并能计算有关问题．【自主学习】一、反冲运动1．原理：反冲运动的原理是_______________．当系统所受的外力的矢量和为零或外力远小于内力时，系统的总动量守恒．这时，如果系统的一部分获得了某一方向的动量，系统的剩余部分就会在这一方向的相反方向上获得同样大小的动量．表达式：__________________.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．二、火箭1．火箭是_______________最重要的应用之一．中国是火箭的故乡．2．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．3．火箭的最终速度火箭燃料燃尽时火箭获得的__________由喷气速度和火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量_____两个因素决定．三．“人船模型”的处理方法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．“人船模型”分析如图所示，在平静的湖面上停泊着长为L，质量为M的船，如果有一质量为m的人从船的一端走到另一端，(不计水对船的阻力)．设人从船一端走到另一端所用时间为t，人、船的平均速度分别为v人、v船，则对人、船组成的系统应满足动量守恒定律，则mv人－Mv船＝0，即ms人t－Ms船t＝0，又由于s人＋s船＝L，由此可得s人＝MM＋mL3．“人船模型”的推论(1)人走船走；人快船快；人慢船慢；人停船停．2(2)s人＝MM＋mL，s船＝mM＋mL，即s人、s船大小与人运动时间和运动状态无关．(3)由上面可得s人s船＝Mm，人、船的位移(在系统满足动量守恒的方向上位移)与质量成反比．【例题探究】例1．质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人，共同静止在距地面为h的高空中．现从气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳能安全滑到地面，则软绳至少有多长？答案：M＋mMh例2．如图所示，一质量为ml的半圆槽体A，A槽内外皆光滑，将A置于光滑水平面上，槽半径为R.现有一质量为m2的光滑小球B由静止沿槽顶滑下，设A和B均为弹性体，且不计空气阻力，求槽体A向一侧滑动的最大距离．答案：21122msRmm思考：(1)在槽、小球运动的过程中，系统的动量守恒吗？(2)当小球运动到槽的最右端时，槽是否静止？小球能否运动到最高点？(3)s1＋S2为什么等于2R,而不是πR?例3．如图所示，带有1/4圆弧的光滑轨道的小车放在光滑水平地面上，弧形轨道的半径为R，最低点与水平线相切，整个小车的质量为M。现有一质量为m的小滑块从圆弧的顶端由静止开始沿轨道下滑，求小车固定和小车不固定两种情况：当滑块脱离小车时滑块和小车的各自速度。MmOR3例4．两质量分别为M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上，A和B的倾斜面都是光滑曲面，曲面下端与水平面相切，如图所示，一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上，距水平面的高度为h.物块从静止滑下，然后又滑上劈B.求物块在B上能够达到的最大高度．【答案】M1M2hM1＋mM2＋m【即学即练】1.一人静止于完全光滑的水平冰面上．现欲离开冰面，下列可行的方法是(D)A．向后踢腿B．手臂向前甩C．在冰面上滚动D．脱下外衣水平抛出2、（双选）向空中发射一枚炮弹，不计空气阻力，当此炮弹的速度恰好沿水平方向时，炮弹炸裂成a、b两块，若质量较大的a的速度方向仍沿原画的方向，则（CD）A、b的速度方向一定与原来速度方向相反B、从炸裂到落地的这段时间内，a飞行的水平距离一定比b的大C、a、b一定同时到达水平地面D、在炸裂过程中，a、b受到的爆炸力的大小一定相等3．（双选）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，当弹簧被放开时，它们各自在桌面上滑行一段距离后，飞离桌面落在地上。A的落地点与桌边水平距离0.5m，B的落地点距离桌边1m，那么（AD）A．A、B离开弹簧时的速度比为1∶2B．A、B质量比为1∶2C．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1∶24.（双选）质量为m的人站在质量为M的车的一端，车相对于光滑地面静止，则（AD）A．人从车的一端走向另一端的过程中，车向相反方向运动B．人在车上往返行走时，车的运动方向保持不变C．人在车上走动时，若人相对车突然静止，则车因惯性沿人运动的相反方向作匀速运动D．人在车上走动时，若人相对车突然静止，则车也同时停止运动5．B一静止的质量为M的原子核，以相对地的速度v放射出一质量为m的粒子后，原子核剩余部分作反冲运动的速度大小为（B）4A.mMvB.mMmvC.vmmMD.vmmM6.步枪的质量为4.1kg，子弹的质量为9.6g，子弹从枪口飞出时的速度为865m/s，步枪的反冲速度为（A）A.2m/sB.1m/sC.3m/sD.4m/s7．两辆质量相同的小车A和B，置于光滑水平面上，一人站在A车上，两车均静止.若这个人从A车跳到B车，接着又跳回A车，仍与A车保持相对静止，则此时A车的速率（B）A．等于零B．小于B车的速率C．大于B车的速率D．等于B车的速率8.火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出的气体相对地面的速度为v=1000m/s，设火箭初质量m=300kg，发动机每秒喷20次，在不考虑空气阻力及地球引力的情况下，火箭发动机1s末的速度多大？9.（2010年粤西北九校联考15分）如图1-1-9所示，半径为R的光滑半圆环轨道竖直固定在一水平光滑的桌面上，桌面距水平地面的高度也为R，在桌面上轻质弹簧被a、b两个小球挤压（小球与弹簧不拴接），处于静止状态．同时释放两个小球，小球a、b与弹簧在水平桌面上分离后，a球从B点滑上光滑半圆环轨道并恰能通过半圆环轨道最高点A，b球则从桌面C点滑出后落到水平地面上，落地点距桌子右侧的水平距离为R25．已知小球a质量为m，重力加速度为g．求：（1）释放后a球离开弹簧时的速度大小．（2）释放后b球离开弹簧时的速度大小．（3）释放小球前弹簧具有的弹性势能．9．解：（1）设碰撞后瞬间a球的速度为Va,运动到A点时速度为VAa球从B运动到A过程中机械能守恒：RmgmvmvAB2212122RABCab图5联立解得：gRvvBa5．（2）b球则从桌面C点滑出做平抛运动：212hgt，Cxvt代入数据求得：25gRvvcb．（3）以ab与弹簧为研究对象，动量守恒：vbavmmv0得：mmb2弹簧的弹性势能为：222121bbaPvmmvE得：p3.75EmgR．