1、第四節反沖運動,目標導航,預習導引,目標導航,預習導引,二,三,一,一、定義 當一個物體向某一方向射出(或拋出)其中的一部分時,這個物體的剩余部分將向相反方向運動,目標導航,二,三,一,預習導引,二、遵從的規律 在拋射的短暫時間內,物體系統不受外力作用或所受外力作用遠小于內力作用時,反沖運動中系統動量是守恒的,農田、園林的噴灌裝置能夠一邊噴水一邊旋轉,其原理是什么呢? 答案：這是因為噴口的朝向略有偏斜,水從噴口噴出時,噴管因反沖而旋轉,這樣可以自動改變噴水的方向,目標導航,二,三,一,預習導引,在步槍射擊中,有一個很重要的動作要領是:射擊者將槍托與肩部緊靠在一起,試思考其中的物理原理. 答案：

2、步槍射擊是典型的反沖現象,根據動量守恒,則有m1v1-m2v2=0.在子彈的質量和子彈的速度不變的情況下,肩與槍托緊密接觸時,相當于增加了槍的質量,從而減小反沖速度,增加了射擊的準確性,知識精要,思考探究,遷移應用,一,二,典題例解,一、反沖運動特點分析 1.反沖運動的特點 (1)反沖運動是相互作用的物體之間的作用力與反作用力產生的效果.反沖運動過程中,一般滿足系統的合外力為零或內力遠大于外力的條件,因此可以運用動量守恒定律進行分析. (2)反沖運動中由于有其他形式的能轉化為動能,于是系統的總動能增加,反沖運動是作用力與反作用力都做正功的典型事例. 2.速度的反向性問題 對于原來靜止的整體,拋

3、出部分具有速度時,剩余部分的反沖是相對于拋出部分來說的,兩者運動方向必然相反.在列動量守恒方程時,可任意規定某一部分的運動方向為正方向,則反方向的另一部分的速度應取負值,知識精要,思考探究,遷移應用,一,二,典題例解,3.相對速度問題 反沖運動的問題中,有時遇到的速度是相互作用的兩物體的相對速度.由于動量守恒定律中要求速度為對同一參考系的速度,通常為對地的速度.因此應先將相對速度轉換成對地的速度后,再列動量守恒方程. 4.變質量問題 在反沖運動中,還常遇到變質量物體的運動,如在火箭的運動過程中,隨著燃料的消耗,火箭本身的質量不斷減小,此時必須取火箭本身和在相互作用的短時間內噴出的所有氣體為研究

4、對象,取相互作用的這個過程為研究過程來進行研究,一,二,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例解,反沖運動的原理是什么?解有關反沖運動的題目時,如何選用公式? 答案反沖運動和碰撞、爆炸有類似之處,相互作用力常為變力且作用力很大,可以認為內力遠大于外力,系統動量守恒或某個方向上動量守恒,因此可以用動量守恒定律處理反沖運動的問題.若系統初始動量為零,動量守恒定律為m1v1+m2v2=0;若系統初始動量不為零,設分離前系統總質量為M,分離質量為m,分離前系統速度為v1,m分離速度為v2,剩余部分速度為v1,根據動量守恒定律得(M-m)v1+mv2=Mv1,一,二,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例解

5、,例1】 一個宇航員連同裝備的總質量為100 kg,在空間跟飛船相距45 m處相對飛船處于靜止狀態.他帶有一個裝有0.5 kg氧氣的貯氧筒,貯氧筒上有一個可以使氧氣以50 m/s的相對速度噴出的噴嘴.宇航員必須向著跟返回飛船方向相反的方向釋放氧氣,才能回到飛船上去,同時又必須保留一部分氧氣供他在返回飛船的途中呼吸.已知宇航員呼吸的耗氧率為2.510-4 kg/s.試求: (1)如果他在準備返回飛船的瞬時,釋放0.15 kg的氧氣,他能安全地回到飛船嗎? 答案：能 (2)宇航員安全地返回飛船的最長和最短時間分別為多少? 答案：1 800 s200 s,一,二,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例

6、解,一,二,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例解,一,二,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例解,一,二,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例解,發射衛星要用多級火箭,發射時先點燃第一級火箭,燃料用完后,空殼自動脫落,然后下級火箭開始工作.多級火箭能及時把空殼拋掉,使總質量減小,因而達到很高的速度,可用來發射洲際導彈、人造衛星、宇宙飛船等.試通過計算說明:火箭不是一次把燃氣噴完而是逐漸向后噴氣以獲得更大反沖速度的道理.(設每次噴出的氣體相對火箭的速度是相同的) 答案：見解析 解析：設運載物質量為m1,每級燃料及空殼質量均為m2,燃料燃氣噴出相對運載物的速度大小為v0.若三級火箭一次把燃氣噴完

7、,運載物獲得的速度v可由動量守恒定律求出,一,二,知識精要,思考探究,遷移應用,典題例解,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,二、反沖運動與能量結合 在反沖運動中,不僅有運動狀態的改變,還伴隨著能量變化.對于一個系統而言,在反沖運動中同時滿足動量守恒和能量守恒.在分析時,一定要區別能量守恒與機械能守恒.前者無條件,后者成立條件為只重力或彈力做功的情況下.在計算時,注意物體能量表達的準確性,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,例2】 兩個質量分別為m1和m2的劈A和B,高度相同,放在光滑水平面上.A和B的傾斜面都是光滑曲面,曲面下端與水平面相切,如圖所示.一質量為m的物塊位于劈A的傾斜面上,距水平面的高度為h,物塊從靜止開始下滑,然后又滑上劈B.求物塊在B上能夠達到的最大高度,一,二,答案,知識精要,典題例解,遷移應用,解析：設物塊到達劈A的底端時,物塊和A的速度大小分別為v和vA,由機械能守恒和動量守恒,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,一,二,知識精要,典題例解,遷移應用,如圖所示,一條軌道固定在豎直平面內,粗糙的ab段水平,bcde段光滑,cde段是以O為圓心、R為半徑的一小段圓弧.可視為質點的物塊A和B緊靠在一起,靜止于b處,A的質量是B的3倍.兩物塊在足夠大的內力作用下突然分離,分別向左、右始終沿軌道運動.