【高中物理】反冲现象 火箭教学课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册.pptx

反冲现象、火箭知识点 1 反冲现象反冲现象坦克射击前，炮弹静止在炮筒中，它们的总动量为0。炮弹射出后以很大的速度向前运动，根据动量守恒定律，跑身必将向后运动。只是由于炮身的质量远大于炮弹的质量，所以炮身向后的速度很小。炮身的这种后退运动叫做反冲。定义：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向相反方向运动的现象。特点：(1)反冲现象中一般内力远大于外力，系统动量守恒且系统总动量为零反冲现象中一般内力远大于外力，系统动量守恒且系统总动量为零。(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。【例题】【例题】机关枪重机关枪重8Kg8Kg，射出的子弹质量为，射出的子弹质量为20g20g，若子弹的出口速度为，若子弹的出口速度为1000m/s1000m/s，则机枪的后退速度，则机枪的后退速度v v是多大？是多大？【解析】【解析】机枪和子弹这一系统动量守机枪和子弹这一系统动量守恒，取子弹的速度方向为正方向，由恒，取子弹的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：动量守恒定律得：0=mv-Mv v=(m/M)v =(0.028)x 1000m/s=2.5m/s反冲现象反冲现象M-mV0正正方方向向V=？m例题例题：火箭发射前的总质量为火箭发射前的总质量为M M，燃料全部燃烧完后的质量为，燃料全部燃烧完后的质量为m m，火箭燃，火箭燃气的对地喷射速度为气的对地喷射速度为V V0 0，燃料燃尽后火箭的速度，燃料燃尽后火箭的速度V V为多大？为多大？解：在火箭发射过程中，内力远大于外力，解：在火箭发射过程中，内力远大于外力，所以动量守恒。所以动量守恒。设火箭的速度方向为正方向，设火箭的速度方向为正方向，由动量守恒得：由动量守恒得：0=mV0=mV -（M-m)VM-m)V0 0 “人船模型”是反冲运动的典型实例如图甲所示，长为如图甲所示，长为L L、质量为、质量为M M的小船停在静水中，一个质量的小船停在静水中，一个质量为为m m的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人对地面的位移大小各是多少？过程中，船和人对地面的位移大小各是多少？解题技巧解题技巧1.1.解题前画出人、船位移草图解题前画出人、船位移草图2.2.运动分析情况：人走、船行；人停船停；人加速船加速；人减速船减速。运动分析情况：人走、船行；人停船停；人加速船加速；人减速船减速。3.3.利用原理：动量守恒定律利用原理：动量守恒定律4.4.人船速度关系：人船速度关系：0=mv0=mv1 1-Mv-Mv2 2.（m-m-人的质量；人的质量；M-M-船的质量，船的质量，v v1 1-人的速度，人的速度，v v2 2-人的速度）人的速度）则则v v1 1/v/v2 2=M/m,=M/m,任意时刻速度与质量成反比。任意时刻速度与质量成反比。5.5.人船位移关系：人船位移关系：mxmx1 1-M-Mx x2 2=0=0,则则x x1 1/x/x2 2=M/m=M/m。（x x1 1-人的位移，人的位移，x x2 2-船的位移）船的位移）x x1 1+x+x2 2=L=L 则：则：x x1 1=ML/(m+M)=ML/(m+M),x x2 2=mL/(M+m)=mL/(M+m)（L-L-船的长度）船的长度）v1v2x1x2 LMm不论物体做的是匀速运动还是变速运动，结论都是相同的。不论物体做的是匀速运动还是变速运动，结论都是相同的。人船模型典例：典例：如图所示，质量如图所示，质量m=60 kgm=60 kg的人，站在质量的人，站在质量M=300 kgM=300 kg的车的一端，车长的车的一端，车长L=3 L=3 m m，相对于地面静止当车与地面间的摩擦可以忽略不计时，人由车的一端走到，相对于地面静止当车与地面间的摩擦可以忽略不计时，人由车的一端走到另一端的过程中，车将另一端的过程中，车将()A A后退后退0.5 m0.5 m B B后退后退0.6 m0.6 mC C后退后退0.75 m0.75 m D D一直匀速后退一直匀速后退典例：典例：（20222022甘肃甘肃玉门油田第一中学高二期中）质量为玉门油田第一中学高二期中）质量为m m的人站在质量为的人站在质量为M M、长为、长为5 5米的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边（如图所示），当他向左走到船的左端时，米的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边（如图所示），当他向左走到船的左端时，船左端离岸的距离是船左端离岸的距离是1.251.25米，则（）米，则（）A AM=2mM=2mB BM=3mM=3mC CM=4mM=4mD DM=5mM=5mBA练习习1 1：载人气球原静止在高度为：载人气球原静止在高度为H H的高空，气球的质量为的高空，气球的质量为M M，人的质量，人的质量为为m m，现人要沿气球上的软绳梯滑至地面，则绳梯至少要多长？，现人要沿气球上的软绳梯滑至地面，则绳梯至少要多长？HSH拓展应用拓展应用由由系统动量守恒：系统动量守恒：mvmv1 1MvMv2 2 则则 m mH HM Ms s，且且 s sH HL L L L(1(1m/M)m/M)H H练习练习2 2：如图所示，在光滑水平面上有一小车，小车上固定一竖直杆，如图所示，在光滑水平面上有一小车，小车上固定一竖直杆，总质量为总质量为M M，杆顶系一长为，杆顶系一长为 l l 的轻绳，绳另一端系一质量为的轻绳，绳另一端系一质量为m m的小球，的小球，绳被水平拉直处于静止状态，小球处于最右端。将小球由静止释放，重绳被水平拉直处于静止状态，小球处于最右端。将小球由静止释放，重力加速度为力加速度为g g，求小球摆到最低点时小车向右移动的距离。，求小球摆到最低点时小车向右移动的距离。解：当小球到达最低点时，设小球向左移动的距离为s1，小车向右移动的距离为s2，根据动量守恒有：ms1=Ms2，s1s2=l解得：水平方向动量守恒典例：典例：如图所示，设质量为如图所示，设质量为M=2kgM=2kg的炮弹运动到空中最高点时速度为的炮弹运动到空中最高点时速度为v v0 0，突然炸成，突然炸成两块，质量为两块，质量为m=0.5kgm=0.5kg的弹头以速度的弹头以速度v v1 1=100m/s=100m/s沿沿v v0 0的方向飞去，另一块以速度的方向飞去，另一块以速度v v2 2=20m/s=20m/s沿沿v v0 0的反方向飞去求：的反方向飞去求：(1)v(1)v0 0的大小的大小(2)(2)爆炸过程炮弹所增加的动能爆炸过程炮弹所增加的动能【答案】（1）10m/s；（2）2700J