2022年§16.4-5碰撞-反冲运动-火箭-导学案.pdf

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1、班级：组别：姓名：组内评价：教师评价：164-5 碰撞反冲运动火箭课型新授课【学习目标】1、认识弹性碰撞与非弹性碰撞，认识对心碰撞与非对心碰撞2、通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否，体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。3、了解散射和中子的发现过程，体会理论对实践的指导作用，进一步了解动量守恒定律的普适性。4、知道反冲运动和火箭的工作原理，了解反冲运动的应用。【学习重点】1、 用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题2、 运用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质【学习难点】1、对各种碰撞问题的理解2、动量守恒定律的应用【自主学习】一、弹性碰撞和非弹性碰撞（阅读教材P17-19 相关内容）

2、1、两个 ( 或两个以上 )物体相遇，物体之间的相互作用仅持续一个极为短暂的时间，而运动状态发生显著变化，这种现象称为碰撞。碰撞是一个基本，十分重要的物理模型，其特点是：由于物体在发生碰撞时，所用时间极短，因此在计算物体运动时间时，通常把碰撞时间忽略不计；在碰撞这一极短的时间内，物体的位置是来不及改变的，因此我们可以认为物体在碰撞中位移为零。因碰撞时间极短，相互作用的内力大于外力，所以系统在碰撞过程中动量守恒。在碰撞过程中，系统总动能只有减少或者不变，而绝不会增加，即不能违背能量守恒原则。如弹性碰撞同时满足、守恒；非弹性碰撞只满足守恒，而不满足守恒（系统的动能减少）。2、碰撞分类（两物体相互作

3、用，且均设系统合外力为零）按碰撞前后系统的动能损失分类，碰撞可分为、和如果碰撞过程中，这样的碰撞叫做弹性碰撞。弹性碰撞前后系统其基本方程为、非弹性碰撞：如果碰撞过程中，这样的碰撞叫做非弹性碰撞。完全非弹性碰撞：是非弹性磁撞的特例，特点是碰后粘在起( 或碰后具有共同的速度) 。完全非弹性碰撞有两个主要特征. 、碰撞过程中系统的动能损失、碰后两物体速度3、形变与恢复在弹性形变增大的过程中，系统中两物体的总动能，弹性势能，在形变减小（恢复）的过程中，系统的弹性势能，总动能在系统形变量最大时，两物体速度若形变不能完全恢复，则相互作用过程中产生的内能增量等于二、对心碰撞和非对心碰撞（阅读教材P19 相关

4、内容）4、对心碰撞：两球碰撞时，碰撞之前球的运动速度与两球心的连线，碰撞之后两球的速度，这种碰撞称为对心碰撞，也叫。注意：发生对心碰撞的两个物体，碰撞前后的速度都沿同一条直线，它们的动量也都，在这个方向上守恒。5、非对心碰撞：两球碰撞时，碰撞之前的运动速度与两球心的连线不在，碰撞之后两球的速度都会原来两球心的连线。这种碰撞称为非对心碰撞，也叫斜碰。斜碰也遵循动量守恒定律，但情况较复杂，可以将小球速度沿和垂直两个方向分解，在这两个方向上应用定律列式求解。6、教材 P20“思考与讨论”三、散射 （阅读教材P20相关内容）7、散射：在粒子物理和核物理中，常常使一束粒子射人物体，粒子与物体中的微粒碰撞

5、。这些微观粒子相互接近时，这种微观粒子的碰撞叫做散射。由于粒子与物质微粒发生对心碰撞的概率很小，所以多数粒子在碰撞后。8、在用粒子轰击金箔时，粒子与金原子核碰撞( 并不直接接触) 后向各个方向飞出，即发生微观粒子之间的碰撞通常被视为完全弹性碰撞，遵从守恒 及前后动能英国物理精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 4 页 - - - - - - - - - - 学家查德威克利用弹性碰撞理论成功地发现了四、反冲 （阅读教材P22相关内容）9、一个静止的物体在_的作用下分裂为两个部分，由动量

6、守恒定律可知：一部分向某个方向运动，而另一部_运动，我们称为反冲。此时动量守恒定律的表达式可表示为： _。10、反冲现象在生活中有着广泛的应用，比如灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等，但我们也要反冲现象存在着弊端，用枪射击时，子弹向前飞去，由于反冲现象枪身会，从而影响射击的。五、火箭 （阅读教材P23-24 相关内容）11、工作原理：火箭的飞行应用了的原理，火箭的燃料点燃后燃烧生成的高温燃气以很大的速度喷出，火箭由于反冲而向前运动。12、教材 P23“思考与讨论”13、影响火箭获得速度大小的因素有两个：（1）_；（ 2）质量比（火箭_的质量与火箭 _质量之比）。 _越大， _越大，火

7、箭最终获得的速度就越大。14、现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头、人造卫星或宇宙飞船，即利用火箭作为运载工具。【合作探究】1、 分析教材P17“思考与讨论” ，理解碰撞中的能量关系。2、【探究弹性碰撞表达式】在一光滑水平面上有两个质量分别为m1、m2的刚性小球A和 B ，以初速度 v1、v2运动，若它们能发生碰撞（为一维弹性碰撞），碰撞后它们的速度分别为v1 和 v2 。请你得出用m1、m2、v1、v2表达 v1 和 v2 的公式。推导 ：动量守恒表达式动能守恒表达式解上述两方程得= = 若 B物体静止，即v2=0，上式可简化为：= = 若 m1=m2，即两物体的质量相等，根据上两

8、式有= = 表示碰后第一个物体静止 ，第二个物体以碰前第一个物体的速度运动。即两物体碰后 交换 了速度。若 m1m2，则有 m1-m2m1，m1+m2m1。代入上两式有：= = 表示碰后大物体的速度没有 变化，小物体以二倍速度被撞出去。若 m1m2，则有 m1-m2 -m2，0。代入上两式得：= = 表示碰后小物体被原速 撞了回来，大物体仍然静止 。3、 【探究完全非弹性碰撞】如图所示，有一质量为m的物体 B静止在光滑水平面上，另一质量也为 m的物体 A以初速度 v0匀速向 B运动，两物体相撞后粘在一起运动，试求碰撞中产生的内能分析：（1）题中主要涉及哪两个问题：两物体发生完全非弹性碰撞。 能

9、的转化和守恒：系统动能的减少转化为系统的。（2）设碰后的共同速度为v，取物体A运动方向为正方向。则由动量守恒定律：由能的转化和守恒知产生的内能Q=-= 。（3）什么样的情形我们也可以按完全非弹性碰撞来处理（说明如下各图中的情形）图 1 图 1 图 3 图 2 图 5 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 4 页 - - - - - - - - - - （4）上述各情形处理成完全非弹性碰撞后，系统动能的减小量是不是一定转化为内能4、边解边悟例 1、在光滑的水平面上有三个完全相同的小球排

10、成一条直线2、3小球静止，并靠在一起，1 球以速度v0射向它们，如图所示设碰撞过程不损失机械能，则碰后三个小球的速度为多少练习 1：有光滑圆弧轨道的小车质量为M =3kg，静止在光滑水平地面上，圆弧下端水平， 有一质量为m=1kg的小球以水平初速度v=4m/s 滚上小车， 如图所示 求小球又滚下小车分离时二者的速度例 2、如图所示， P物体与一个连着弹簧的Q物体正碰，碰撞后P物体静止， Q物体以 P物体碰撞前速度v 离开，已知P与 Q质量相等，弹簧质量忽略不计，那么当弹簧被压缩至最短时，下列的结论中正确的应是 ( )A、P的速度恰好为零 B、P与 Q具有相同速度C、Q刚开始运动 D、Q的速度等

11、于v 练习 2：在光滑水平面上，有A、B两个小球向右沿同一直线运动，取向右为正，两球的动量分别是pA=5kgm/s，pB=7kg m/s，如图所示若能发生正碰，则碰后两球的动量增量pA、pB可能是（）A、pA=-3kgm/s ；pB =3kgm/sB、pA=3kgm/s；pB =3kgm/sC、pA=-10kgm/s ；pB =10kgm/sD、pA=3kgm/s；pB =-3kgm/s例 3、一火箭喷气发动机每次喷出m=200 g 的气体，气体离开发动机喷出时的速度v=1 000 m/s，设火箭质量M=300 kg，发动机每秒喷气20 次.(1) 当第三次气体喷出后，火箭的速度多大(2) 运

12、动第 1 s 末，火箭的速度多大练习 3：设火箭飞行时在极短时间内喷射燃气的质量为m,喷出的燃气相对喷气前的火箭的速度为 u，喷出燃气后火箭的质量为M 。计算火箭喷气后的速度。例 4、人船模型：如图16-5-1 所示，长为、质量为的小船停在静水中，质量为的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人对地面的位移各为多少练习 4：气球质量为200 kg，载有质量为50 kg 的人，静止在空中距地面20 m高的地方，如图所示，气球下方悬根质量可忽略不计的绳子，此人想从气球上沿绳慢慢下滑至地面， 为了安全到达地面， 则这根绳长至少为多少米( 不计人的高度 )【随堂测评】1、一质量为 M的平板车

13、以速度v 在光滑水平面上滑行，质量为m的烂泥团从离车 h 高处自由下落，恰好落到车面上，则小车的速度大小是( )A仍是 v B 大于 v C 小于 v D无法判断2、如图所示， A 、B两物体的质量比mAmB=32，它们原来静止在平板车C上， A、B间有一根被压缩了的弹簧，A、B 与平板车上表面间动摩擦因数相同，地面光滑. 当弹簧突然释放后，则有（）、B系统动量守恒、B、C系统动量守恒C.小车向左运动 D.小车向右运动3、质量相同的A、B 两木块从同一高度自由下落，当A 木块落至某一位置时被水平飞来的子弹很快的击中（设子弹未穿出），则A、B两木块在空中的运动时间ta、tb的关系是（）A. ta

14、=tb B. tatb C. tatb D.无法比较4、质量为 M的小车原来静止在光滑水平面上，小车A端固定一根轻弹簧，弹簧的另一端放置一质量为 m的物体 C ，小车底部光滑，开始让弹簧处于压缩状态，当弹簧释放后，物体C 被弹出向小车 B端运动，最后与B端粘在一起，下列说法中正确的是 ( ) A 物体离开弹簧时，小车向左运动 B 物体与 B端粘在一起之前，小车的运动速率与物体C的运动速率之比为m/M C 物体与 B端粘在一起后，小车静止下来 D 物体与 B端粘在一起后，小车向右运动 5、如图所示，具有一定质量的小球A固定在轻杆一端，另一端挂在小车支架的O点。用手将小球拉至水平， 此时小车静止于

15、光滑水平面上，放手让小球摆下与B处固定的橡皮泥碰击后粘在一起，则在此过程中小车将 ( )A向右运动 B向左运动C静止不动 D小球下摆时，车向左运动后又静止6、一只青蛙，蹲在置于水平地面上的长木板一端，并沿板的方向朝另一端跳，在下列情况下，青蛙一定不能跳过长木板的是（）v0 2 3 1 图 6 图 3 V1精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 4 页 - - - - - - - - - - A木板的上表面光滑而底面粗糙 B木板的上表面粗糙而底面光滑C木板的上下表面都粗糙 D木板的上下表

16、面都光滑7、下列运动属于反冲运动的是（） A 、乒乓球碰到墙壁后弹回 B、发射炮弹后炮身后退C、喷气式飞机喷气飞行 D、火箭的发射8、带有 1 4 光滑圆弧轨道质量为M的滑车静止置于光滑水平面上，如图所示，一质量也为 M的小球以速度v0水平冲上滑车，到达某一高度后，小球又返回车的左端，则 ( )A小球以后将向左做平抛运动B小球以后将做自由落体运动C此过程小球对小车做的功为Mv02/2D小球在弧形槽上升的最大高度为vo2/2g ；9、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5 kg m/s 和 7 kg m/s，甲追上乙并发生碰撞，碰撞后乙球的动量变为10kgm s ，则两球质量

17、与的关系可能是（）A、m乙=m甲 B、m乙=2m甲C、4m甲=m乙 D、m乙=6m甲10、长为 1m的细绳，能承受的最大拉力为46N，用此绳悬挂质量为099kg 的物块处于静止状态，如图所示，一颗质量为10g 的子弹，以水平速度vo射入物块内，并留在其中。若子弹射入物块内时细绳恰好不断裂，g 取 10m/s2，则子弹射入物块前速度v。最大为 m/s。11、质量为m1=1000g 的鸟在空中水平飞行，离地高h=20m ，速度v1=6m/s, 突然被一颗质量为m2=20g、沿水平方向以速度v2=300m/s 同向飞行的子弹击中，假定子弹留在鸟体内，鸟立即死去，取g=10m/s2, 问：（ 1）鸟被

18、击中后，经多少时间落地；（2）鸟落地处离被击中处的水平距离是多少12、在光滑的水平面上，质量为m1的小球 A以速度 vo向右运动。在小球A的前方 O点有一质量为 m2的小球 B处于 静止状态，如图所示。小球A与小球 B发生正碰后小球A、B均向右运动。小球B被在 Q点处的墙壁弹回后与小球 A在 P点相遇， PQ=1 5PO 。假设小球间的碰撞及小球与墙壁之间的碰撞都是弹性碰撞，求两小球质量之比mlm2，13、一质量为 2m的物体 P静止于光滑水平地面上，其截面如图所示。图中ab 为粗糙的水平面，长度为 L； bc 为一光滑斜面，斜面和水平面通过与ab 和 bc 均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接。

19、现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a 点向左运动，在斜面上上升的最大高度为h，返回后在到达a 点前与物体P 相对静止。重力加速度为g。求（ i ）木块在 ab 段受到的摩擦力f ； （ii ）木块最后距a 点的距离 s。14、如图所示，甲、乙两船的总质量（包括船、人和货物）分别为10m 、12m ，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0。为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度。（不计水的阻力）15、如图所示，A、B两物块，质量均为，它们间有一被压缩的轻弹簧，弹簧两端分别固定在A、B上，以轻绳拉住，使A、B静止于光滑水平面上，并使A靠着竖直壁 , 已知被压缩弹簧的弹性势能为 24J，烧断细线。求：（1）壁对A的冲量；（2）试证明：A离开墙后，动量方向保持不变；（3）求A的最大动量。16、教材 P21“问题与练习”1、2、3、4、5、6 题和教材 P24“问题与练习”1、2、3 题。图 634精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 4 页 - - - - - - - - - -