1、主題1動量與動量守恒定律5反沖運動火箭學科素養(yǎng)與目標要求科學思維：1.了解反沖運動及反沖運動的典型事例.2.能夠應用動量守恒定律分析反沖運動問題.科學態(tài)度與責任：1.了解火箭的飛行原理及決定火箭最終速度大小的因素.2.體會物理學規(guī)律在推動人類社會發(fā)展中的重要作用.NEIRONGSUOYIN內容索引自主預習 預習新知 夯實基礎重點探究 啟迪思維 探究重點達標檢測 檢測評價 達標過關課時對點練 注重雙基 強化落實自主預習一、反沖現(xiàn)象1.定義一個靜止的物體在 力的作用下分裂為兩部分，一部分向某個方向運動，另一部分必然向 的方向運動的現(xiàn)象.2.規(guī)律：反沖運動中，相互作用力一般較 ，滿足 .3.反沖現(xiàn)象

2、的應用及防止：(1)應用：農田、園林的噴灌裝置利用反沖使水從噴口噴出時，一邊噴水一邊_.(2)防止：用槍射擊時，由于槍身的 會影響射擊的準確性，所以用槍射擊時要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響.內大旋轉動量守恒定律反沖相反二、火箭1.工作原理：利用 運動，火箭燃料燃燒產生的高溫、高壓燃氣從 噴管迅速噴出，使火箭獲得巨大的向前的速度.2.影響火箭獲得速度大小的兩個因素：(1)噴氣速度：現(xiàn)代火箭的噴氣速度為2 0004 000 m/s.(2)質量比：火箭初始時的質量與燃料用完時箭體質量之比.噴氣速度 ，質量比 ，火箭獲得的速度越大.3.現(xiàn)代火箭的主要用途：利用火箭作為 工具，如發(fā)射探測儀器、常規(guī)彈

3、頭和核彈頭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船等.反沖尾部越大越大運載即學即用1.判斷下列說法的正誤.(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.()(2)只有系統(tǒng)合外力為零的反沖運動才能用動量守恒定律來分析.()(3)反沖運動的原理既適用于宏觀物體，也適用于微觀粒子.()(4)在沒有空氣的宇宙空間，火箭仍可加速前行.()2.如圖1所示是一門舊式大炮，炮車和炮彈的質量分別是M和m，炮筒與地面的夾角為，炮彈射出出口時相對于地面的速度為v0.不計炮車與地面的摩擦，則炮身向后反沖的速度大小為_.圖圖1解析取炮彈與炮車組成的系統(tǒng)為研究對象，因不計炮車與地面的摩擦，所以水平方向動量守恒.炮彈發(fā)射前，

4、系統(tǒng)的總動量為零，炮彈發(fā)射后，炮彈的水平分速度為v0cos ，以水平向右為正方向，根據(jù)動量守恒定律有：mv0cos Mv0，所以炮車向后反沖的速度大小為v .重點探究一、反沖運動的理解和應用導學探究在生活中常見到這樣的情形：吹飽的氣球松手后噴出氣體，同時向相反方向飛去；點燃“鉆天猴”的藥捻，便會向后噴出亮麗的火焰，同時“嗖”的一聲飛向天空；烏賊向后噴出水后，它的身體卻能向前運動，結合這些事例，體會反沖運動的概念，并思考以下問題：(1)反沖運動的物體受力有什么特點？答案物體的不同部分受相反的作用力，在內力作用下向相反方向運動.(2)反沖運動過程中系統(tǒng)的動量、機械能有什么變化？答案反沖運動中，相互

5、作用的內力一般情況下遠大于外力，所以系統(tǒng)的動量守恒；反沖運動中，由于有其他形式的能轉變?yōu)闄C械能，所以系統(tǒng)的機械能增加.知識深化1.反沖運動的三個特點(1)物體的不同部分在內力作用下向相反方向運動.(2)反沖運動中，相互作用的內力一般情況下遠大于外力或在某一方向上內力遠大于外力，所以兩部分組成的系統(tǒng)動量守恒或在某一方向動量守恒.(3)反沖運動中，由于有其他形式的能轉化為機械能，所以系統(tǒng)的總動能增加.2.討論反沖運動應注意的兩個問題(1)速度的方向性：對于原來靜止的整體，當被拋出部分具有速度時，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(guī)定某一部分的運動

6、方向為正方向，則反方向的另一部分的速度就要取負值.(2)速度的相對性：反沖問題中，有時遇到的速度是相互作用的兩物體的相對速度.但是動量守恒定律中速度通常為相對地面的速度.因此應先將相對速度轉換成相對地面的速度，再列動量守恒定律方程.例1反沖小車靜止放在水平光滑玻璃上，點燃酒精，水蒸氣將橡皮塞水平噴出，小車沿相反方向運動.如果小車運動前的總質量M3 kg，水平噴出的橡皮塞的質量m0.1 kg.(水蒸氣質量忽略不計)(1)若橡皮塞噴出時獲得的水平速度v2.9 m/s，求小車的反沖速度；答案0.1 m/s，方向與橡皮塞運動的方向相反解析小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)所受外力之和為零，系統(tǒng)總動量為零.以橡皮塞

7、運動的方向為正方向根據(jù)動量守恒定律，mv(Mm)v0負號表示小車運動方向與橡皮塞運動的方向相反，反沖速度大小是0.1 m/s.(2)若橡皮塞噴出時速度大小不變，方向與水平方向成60角，求小車的反沖速度.(小車一直在水平方向運動)答案0.05 m/s，方向與橡皮塞運動的水平分運動方向相反解析小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)水平方向動量守恒.以橡皮塞運動的水平分運動方向為正方向，有mvcos 60(Mm)v0負號表示小車運動方向與橡皮塞運動的水平分運動方向相反，反沖速度大小是0.05 m/s.二、火箭的工作原理分析導學探究1.火箭飛行的工作原理是什么？答案火箭靠向后連續(xù)噴射高速氣體飛行，利用了反沖原理.2.

8、設火箭發(fā)射前的總質量是M，燃料燃盡后的質量為m，火箭燃氣的噴射速度為v，試求燃料燃盡后火箭飛行的最大速度v.答案在火箭發(fā)射過程中，由于內力遠大于外力，所以可認為動量守恒.取火箭的速度方向為正方向，發(fā)射前火箭的總動量為0，發(fā)射后的總動量為mv (Mm)v則由動量守恒定律得0mv(Mm)v知識深化1.火箭噴氣屬于反沖類問題，是動量守恒定律的重要應用.2.分析火箭類問題應注意的三個問題(1)火箭在運動過程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的質量不斷減小，故在應用動量守恒定律時，必須取在同一相互作用時間內的火箭和噴出的氣體為研究對象.注意反沖前、后各物體質量的變化.(2)明確兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考

9、系是否為同一參考系，如果不是同一參考系要設法予以調整，一般情況要轉換成對地的速度.(3)列方程時要注意初、末狀態(tài)動量的方向.例2一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m200 g的氣體，氣體離開發(fā)動機噴出時的速度v1 000 m/s.設火箭質量M300 kg，發(fā)動機每秒鐘噴氣20次.(1)當?shù)谌螄姵鰵怏w后，火箭的速度多大？答案2 m/s解析規(guī)定與v相反的方向為正方向設噴出三次氣體后，火箭的速度為v3，以火箭和三次噴出的氣體為研究對象，據(jù)動量守恒定律得：(M3m)v33mv0，(2)運動第1 s末，火箭的速度多大？答案13.5 m/s解析發(fā)動機每秒鐘噴氣20次，以火箭和噴出的20次氣體為研究對象，根據(jù)動量守

10、恒定律得：(M20m)v2020mv0，三、反沖運動的應用“人船模型”1.“人船模型”問題兩個原來靜止的物體發(fā)生相互作用時，若所受外力的矢量和為零，則動量守恒.2.人船模型的特點(2)運動特點：人動船動，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右，人船位移比等于它們質量的反比，即m1x1m2x2.例3有一只小船停在靜水中，船上一人從船頭走到船尾.如果人的質量m60 kg，船的質量M120 kg，船長為l3 m，則船在水中移動的距離是多少？(水的阻力不計)答案1 m解析人在船上走時，由于人、船組成的系統(tǒng)所受合外力為零，總動量守恒，因此系統(tǒng)的平均動量也守恒，如圖所示.學科素養(yǎng)例3通過“人船模型”的構建

11、，進一步鞏固動量守恒定律的應用和對反沖運動的理解，較好地體現(xiàn)了物理“科學思維”的學科素養(yǎng).針對訓練(2018孝感八校聯(lián)盟高二下期末聯(lián)考)如圖2所示，大氣球質量為100 kg，載有質量為50 kg的人，靜止在空氣中距地面20 m高的地方，氣球下方懸一根質量可忽略不計的繩子，此人想從氣球上沿繩慢慢下滑至地面，為了安全到達地面，則這繩長至少應為(可以把人看做質點)A.10 mB.30 mC.40 mD.60 m圖圖2“人船模型”是利用平均動量守恒求解的一類問題，解決這類問題應明確：(1)適用條件：系統(tǒng)由兩個物體組成且相互作用前靜止，系統(tǒng)總動量為零；在系統(tǒng)內發(fā)生相對運動的過程中至少有一個方向的動量守恒

12、(如水平方向或豎直方向).(2)畫草圖：解題時要畫出各物體的位移關系草圖，找出各長度間的關系，注意兩物體的位移是相對同一參考系的位移.總結提升總結提升達標檢測1.(反沖運動的理解)關于反沖運動的說法中，正確的是A.拋出部分的質量m1要小于剩下部分的質量m2才能獲得反沖B.若拋出部分的質量m1大于剩下部分的質量m2，則m2的反沖力大于m1所受的力C.反沖運動中，牛頓第三定律適用，但牛頓第二定律不適用D.拋出部分和剩余部分都適用于牛頓第二定律1234解析由于系統(tǒng)的一部分物體向某一方向運動，而使另一部分向相反方向運動，這種現(xiàn)象叫反沖運動.定義中并沒有確定兩部分物體之間的質量關系，故選項A錯誤.在反沖

13、運動中，兩部分之間的作用力是一對作用力與反作用力，由牛頓第三定律可知，它們大小相等，方向相反，故選項B錯誤.在反沖運動中一部分受到另一部分的作用力產生了該部分的加速度，使該部分的速度逐漸增大，在此過程中對每一部分牛頓第二定律都成立，故選項C錯誤，選項D正確.12342.(反沖運動的計算)(2017全國卷)將質量為1.00 kg的模型火箭點火升空，50 g燃燒的燃氣以大小為600 m/s的速度從火箭噴口在很短時間內噴出.在燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為(噴出過程中重力和空氣阻力可忽略)A.30 kgm/s B.5.7102 kgm/sC.6.0102 kgm/s D.6.3102 kgm/s

14、解析設火箭的質量為m1，燃氣的質量為m2.由題意可知，燃氣的動量p2m2v250103600 kgm/s30 kgm/s.以火箭運動的方向為正方向，根據(jù)動量守恒定律可得，0m1v1m2v2，則火箭的動量大小為p1m1v1m2v230 kgm/s，所以A正確，B、C、D錯誤.12343.(反沖運動的計算)(2018孝感八校聯(lián)盟高二下期末聯(lián)考)靜止的實驗火箭，總質量為M，當它以相對地面的速度v0噴出質量為m的高溫氣體后，火箭的速度為1234解析火箭整體動量守恒，以v0的方向為正方向，則有(Mm)vmv00，4.(人船模型的遷移)質量為m、半徑為R的小球，放在半徑為2R、質量為2m的大空心球內，大球

15、開始靜止在光滑水平面上.當小球從如圖3所示的位置無初速度沿內壁滾到最低點時，大球移動的距離是圖圖3解析由水平方向平均動量守恒有：mx小球2mx大球，1234課時對點練一、選擇題考點一反沖運動的理解和應用1.小車上裝有一桶水，靜止在光滑水平地面上，如圖1所示，桶的前、后、底及側面各裝有一個閥門，分別為S1、S2、S3、S4(圖中未全畫出).要使小車向前運動，可采用的方法是A.打開閥門S1B.打開閥門S2C.打開閥門S3D.打開閥門S4圖圖1解析根據(jù)反沖特點，當閥門S2打開時，小車將受到向前的推力，從而向前運動，故B項正確，A、C、D均錯誤.123456789 101112132.(多選)向空中發(fā)

16、射一物體，不計空氣阻力，當此物體的速度恰好沿水平方向時，物體炸裂成a、b兩塊，若質量較大的a塊的速度方向仍沿原來的方向，則A.b的速度方向一定與原速度方向相反B.從炸裂到落地的這段時間里，a飛行的水平距離一定比b的大C.a、b一定同時到達水平地面D.在炸裂過程中，a、b受到的力大小一定相等解析爆炸后系統(tǒng)的總機械能增加，但不能確定a、b兩塊的速度大小及b塊的速度方向，所以A、B不能確定；因炸開后兩者都做平拋運動，且高度相同，故C對；由牛頓第三定律知D對.123456789 101112133.“爆竹聲中一歲除，春風送暖入屠蘇”，爆竹聲響是辭舊迎新的標志，是喜慶心情的流露.有一個質量為3m的爆竹斜

17、向上拋出，到達最高點時速度大小為v0、方向水平向東，在最高點爆炸成質量不等的兩塊，其中一塊質量為2m，速度大小為v，方向水平向東，則另一塊的速度是A.3v0v B.2v03vC.3v02v D.2v0v解析在最高點水平方向動量守恒，以水平向東為正方向，由動量守恒定律可知，3mv02mvmv，可得另一塊的速度為v3v02v，故C正確.123456789 101112134.一個靜止的質量為m1的不穩(wěn)定原子核，當它放射出質量為m2、速度為v的粒子后，原子核剩余部分的速度為解析原來靜止的原子核，當其中一部分以速度v運動，剩余部分將向反方向運動，即做反沖運動.123456789 101112135.(

18、2018甘肅會寧四中高二下期中)步槍的質量為4.1 kg，子彈的質量為9.6 g，子彈從槍口飛出時的速度為865 m/s，則步槍的反沖速度大小約為A.2 m/sB.1 m/sC.3 m/sD.4 m/s123456789 101112136.一彈丸在飛行到距離地面5 m高時僅有向右的水平速度v02 m/s，爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出，甲、乙的質量比為31.不計質量損失，取重力加速度g10 m/s2.則下列圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的是123456789 10111213選項A中，v甲2.5 m/s，v乙0.5 m/s；選項B中，v甲2.5 m/s，v乙0.5 m/s；選項C中，v甲1 m/

19、s，v乙2 m/s；選項D中，v甲1 m/s，v乙2 m/s.123456789 10111213考點二人船模型7.(2018福建永春一中高二期末)如圖2，質量為m的人在質量為M的平板車上從左端走到右端，若不計平板車與地面的摩擦，則下列說法正確的是A.人在車上行走時，車將向右運動B.當人停止走動時，由于車的慣性大，車將繼續(xù)后退C.若人越慢地從車的左端走到右端，則車在地面上移動的距離越大D.不管人在車上行走的速度多大，車在地面上移動的距離都相同123456789 10111213圖圖2解析人與車組成的系統(tǒng)動量守恒，由動量守恒定律得：mv人Mv車0，故車的方向一定與人的運動方向相反，人在車上向右行

20、走時，車將向左運動，故A錯誤；因總動量為零，故人停止走動速度為零時，車的速度也為零，故B錯誤；123456789 101112138.(多選)某同學想用氣墊導軌模擬“人船模型”.該同學到實驗室里，將一質量為M、長為L的滑塊置于水平氣墊導軌上(不計摩擦)并接通電源.該同學又找來一個質量為m的蝸牛置于滑塊的一端，在食物的誘惑下，蝸牛從該端移動到另一端.下面說法正確的是A.只有蝸牛運動，滑塊不運動B.滑塊運動的距離是C.蝸牛運動的位移是滑塊的 倍D.滑塊與蝸牛運動的距離之和為L123456789 101112139.(2018河南省鶴壁中學段考)如圖3所示，有一只小船停靠在湖邊碼頭，小船又窄又長(估

21、計重一噸左右).一位同學想用一個卷尺粗略測量它的質量.他進行了如下操作：首先將船平行于碼頭岸邊自由停泊，人輕輕從船尾上船，走到船頭停下，而后輕輕下船.用卷尺測出船后退的距離d，然后用卷尺測出船長L.已知他的自身質量為m，水的阻力不計，則船的質量為123456789 10111213圖圖3123456789 1011121310.如圖4所示，一個傾角為的直角斜面體靜置于光滑水平面上，斜面體質量為M，頂端高度為h，今有一質量為m的小物體，沿光滑斜面下滑，當小物體從斜面頂端自由下滑到底端時，斜面體在水平面上移動的距離是解析此題屬于“人船模型”問題，m與M組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒，以m在水平方向上對地位移的方向為正方向，設m在水平方向上對地位移為x1，M在水平方向對地位移為x2，因此0