第12讲 反冲问题教师版.docx

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第12讲反冲问题教师版

教学辅导教案

学生姓名

年级

高二

学科

物理

上课时间

教师姓名

课题

反冲问题

问题一：

反冲运动的理解

1.如图所示，自行火炮连同炮弹的总质量为M，当炮管水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮的速度变为v2，仍向右行驶，则炮弹相对炮筒的发射速度v0为（）

A.B.

C.D.

问题二：

人船模型

2.一辆小车置于光滑水平桌面上，车左端固定水平弹簧枪，右端安一网兜。

若从弹簧枪中发射一粒弹丸，恰好落在网兜内，结果小车将（空气阻力不计）（）

A．向左移一段距离 B．留在原位置 C．向右移一段距离  D．做匀速直线运动

问题三：

反冲运动的综合问题

3.A车的质量M1=20kg，车上的人质量M=50kg，他们一起从光滑的斜坡上h=0.45m的高处由静止开始向下滑行，并沿光滑的水平面向右运动；此时质量M2=50kg的B车正以速度v0=1.8m/s沿光滑水平面向左迎面而来.为避免两车相撞，在两车相距适当距离时，A车上的人跳到B车上.为使两车不会发生相撞，人跳离A车时，相对于地面的水平速度应该多大？

（g取10m/s2）

4.8-3.8

【学科问题】

一、碰撞的特点、弹性碰撞的特点和规律、非弹性碰撞的特点和规律。

二、动量、动量定理、动量守恒

这个小环节是确定教学重点的关键步骤；也是知识建模的过程。

备课时要做好预设，结合“学生问题”做好生成。

【学生问题】

一、学习风格（略）

二、先行知识分析：

1.运动过程分析

2.受力分析

3.碰撞类型分析

4.运用动量守恒和机械能守恒综合解决问题

这个环节是预设和生成相结合的环节，目的是让老师对知识点的把握清晰、系统、娴熟。

主要解决“教什么”的问题。

学生此时是知识梳理、初步建构、系统化。

（一）引入新课

教师：

用实验方法引入新课：

〖演示实验1〗老师当众吹一个气球，然后，让气球开口向自己放手，看到气球直向学生飞去，人为制造一点“惊险气氛”，活跃课堂氛围。

〖演示实验2〗用薄铝箔卷成一个细管，一端封闭，另一端留一个很细的口，内装由火柴头上刮下的药粉，把细管放在支架上，用火柴或其他办法给细管加热，当管内药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反的方向飞去。

〖演示实验3〗把弯管装在可以旋转的盛水容器的下部，当水从弯管流出时，

容器就旋转起来。

提问：

实

验1、2中，气球、细管为什么会向后退呢？

实验3中，细管为什么会旋转起来呢？

看起来很小的几个实验，其中包含了很多现代科技的基本原理：

如火箭的发射，人造卫星的上天，大炮发射等。

应该如何去解释这些现象呢？

这节课我们就学习有关此类的问

题。

（二）进行新课

一、反冲运动

1、反冲运动

一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另外一个部分必然向相反方向运动，这个现象叫反冲运动。

（1）分析：

细管为什么会向后退？

教师：

引导学生自学书本，展开讨论，得出结论：

当气体从管内喷出时，它具有动量，由动量守恒定律可知，细管会向相反方向运动。

（2）分析：

反击式水轮机的工作原理：

当水从弯管的喷嘴喷出时，弯管因反冲而旋转，这是利用反冲来造福人类，象这样的情况还很多。

2．反冲运动遵循的规律

反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受的合外力不为零，但由于系统内力远远大于外力，所以系统的总动量是守恒的。

3．反冲运动的应用实例

（1）利用有益的反冲运动

反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转，从而带动发电机发电。

喷气式飞机是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速

度，等等。

（2）避免有害的反冲运动

射击时，子弹向前飞去，枪身向后

发生反冲，这就会影响射击准确性等。

学生：

交流，举例，并说明其工作原理。

如：

喷气式飞机、我国人民引以为荣的运载火箭等。

【例1】一个静止的质量为M的不稳定原子核，放射出一个质量为m的粒子，

（1）粒子离开原子核时速度为v0，则原子核剩余部分的速率等于。

（2）粒子离开原子核时相对原子核的速度为v0，则原子核剩余部分的速率等于。

[解析]由于放射过程极短，放射过程中其他外力的冲量均可不计，整个原子核系统动量守恒。

（1）设剩余部分对地的反冲速度为v/,由于原子核原来静止，故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小，

即有mvo

=（M—m）v/

解得;v/=mvo/（M—m）

（2）设剩余部分对地的反冲速度为v/，则粒子的对地速率为v=v。

—v/。

由于原子核原来静止，故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小，

即有m（vo—v/）=（M—m）v/

所以v/=mv0/M

即剩余部分速率为mvo/M。

[点评）注意将粒子的相对速度转化为绝对速度，如果明确了各速度的方向，则相对速度可确定为两种情况：

当两者同向时，相对速率为两者速率之差；两者反向时，相对速率为两者速率之和，这样可将矢量式转化为标量式。

教师：

为了使学生对反冲运动有更深刻的印象，此时再做一个发射礼花炮的实验。

学生：

分析，礼花为什么会上天？

教师：

在学生回答的基础上进行小结——火箭就是根据这个原理制成的。

二、火箭

教师：

指导学生看书

，对照书上“三级火箭”图，介绍火箭的基本构造和工作原理。

1．发射火箭的原理

火箭是利用了反冲

原理，发射火箭时，尾管中喷射出的高速气体有动量，根据动量守恒定律，火箭就获得向上的动量，从而向上飞去。

即mΔv+Δmu=0，

解得Δu=—Δmu/m。

2．决定火箭性能的参数

根据Δv=—Δmu/m可知，火箭性能

晌参数与喷气速度u和火箭质量比Δm/m有关，一般u在2000~4000m／s，质量之比小于10。

3．用多级火箭发射卫星获得所需速度

目前多级火箭一般都是三组火箭。

因为三组火箭能达到目前发射人造卫星的需求，又因级数越多，结构越复杂，并难以控制，因此降低了性能的可靠性，难以达到预期的目的。

播放课前准备的有关卫星发射、“和平号”空间站、“探路者”号火星探测器以及我国“神舟号”飞船等电视录像，使学生不仅了解航天技术的发展和宇宙航行的知识，而且要学生知道，我国的航天技术已经跨入了世界先进行列，激发学生的爱国热情。

1.一人静止于完全光滑的冰面上，现欲离开冰面，下列可行的方法是（）

A.向后踢腿B.手臂向上摆C.在冰面上滚动D.脱下外衣水平抛出

2.静止的实验火箭，总质量为M，当它以对地速度为v0喷出质量为Δm的高温气体后，火箭的速度（）

A.

B.

C.

D.

3.质量100kg的小船静止在平静水面上，船两端载着m甲=40kg，m乙=60kg的游泳者，在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3m/s的速度跃入水中，如图所示，则小船的运动速率和方向为（）

A.0.6m/s，向左B.3m/s，向左C.0.6m/s，向右D.3m/s，向右

4.如图所示，一对杂技演员（都视为质点）乘秋千（秋千绳处于水平位置）从A点由静止出发绕O点下摆，当摆到最低点B时，女演员在极短时间内将男演员沿水平方向推出，然后自已刚好能回到高处A.求男演员落地点C与O点的水平距离s.已知男演员质量m1，和女演员质量m2之比为2，秋千的质量不计，秋千的摆长为R，C点比O点低5R.

8R

1.运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是（）

A.燃料推动空气，空气反作用力推动火箭

B.火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭

C.火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭

D.火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭

2.载人气球原静止于高h的高空，气球质量为M，人的质量为m，若人沿绳梯滑至地面，则绳梯至少为（）

A.

B.

C.

D.

3.质量为M=150kg的木船长L=4m。

质量为m=50kg的人站立在船头。

他们静止在平静的水面上，不计水的阻力。

现在人要走到船尾取一样东西。

则人从船头走到船尾的过程中，船相对静水向后退的距离为多大?

-1m

4.如图所示，甲、乙两个小孩各乘一辆冰车在水平冰面上游戏，甲和他的冰车总质量共为M=30kg，乙和他的冰车总质量也是30kg，游戏时甲推着一个质量m=15kg的箱子和他一起以大小为2m/s的速度滑行，乙以同样大小的速度迎面滑来，为了避免相撞，甲突然将箱子沿冰面推给乙，箱子滑到乙处时乙迅速把它抓住，若不计冰面的摩擦，问甲至少要以多大的速度（相对地面）将箱子推出，才能避免与乙相撞．

5.2

1.如图所示，进行太空行走的宇航员A和B的质量分别为80kg和100kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1m/s。

A将B向空间站方向轻推后，A的速度变为0.2m/s，求此时B的速度大小和方向.

0.02；远离空间站

2.静止在水面上的船身长为L，质量为M，船头紧靠码头，船头上有一固定木板伸出船身，现有一质量为m的人从船尾走向码头，如图所示，要使该人能安全上岸，则木板伸出船身部分的长度至少应为（）（水对船及码头对木板的阻力不计）

A.mL/（M－m）B.2mL/（M－m）C.mL/（M＋m）D.2mL/（M＋m）

3.质量为M的小车，如图所示，上面站着一个质量为m的人，以v0的速度在光滑的水平面上前进。

现在人用相对于小车为u的速度水平向后跳出后，车速增加了多少？

4.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）

4v0

1.在水平铁轨上放置一门质量为M的炮车，发射的炮弹质量为m，设铁轨和炮车间摩擦不计，求:

（1）水平发射炮弹时，炮弹速度为v0，问:

炮身的反冲速度是多大?

（2）炮身水平方向，炮弹出炮口时，相对炮口速度为v0，问:

炮身的反冲速度为多大?

（3）炮车车身与水平方向成θ角，炮弹速度大小为v0，问:

炮身反冲速度是多大?

；

；

2.如图所示，一个倾角为ɑ的直角斜面体静置于光滑水平面上，斜面体质量为M，顶端高度为h.今有一质量为m的小物体，沿光滑斜面下滑，当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时，斜面体在水平面上移动的距离是（）

A.

B.

C.

D.

3.两质量分别为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。

第7天作业

1.（多选）质量为m的平板小车静止在光滑的水平面上，一个质量为M的人立于小车的一端.当人从车的一端走向另一端的过程中。

下列说法中，正确的是（）

A.人对小车压力的冲量，使小车与人沿同方向运动

B.人对小车摩擦力的冲量，使小车产生与人运动方向相反的动量

C.人与小车的动量在任一时刻都大小相等而方向相反

D.人与车的瞬时速度总是大小相等方向相反

2.机关枪重8kg，射出的子弹质量为20克，若子弹的出口速度是1000m/s，则机枪的后退速度是多少？

2.5m/s

第14天作业

1.匀速向东行驶的小车上有两球分别向东、向西同时抛出，抛出时两球的动量大小相等，则（）

A.球抛出后，小车的速度不变

B.球抛出后，小车的速度增加

C.球抛出后，小车的速度减小

D.向西抛出之球的动量变化比向东抛出之球的动量变化大

2.质量为30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，已知平板车的质量为80kg，求小孩跳上车后他们共同的速度。

24/11m/s

第28天作业

1.质量分别为mA和mB的人，站在停于水平光滑的冰面上的冰车C上，当此二人作相向运动时，设A的运动方向为正，则关于冰车的运动，下列说法中正确的是（）

A.如果vA＞vB，则车运动方向跟B的方向相同

B.如果vA＞vB，则车运动方向跟B的方向相反

C.如果vA＝vB，则车保持静止

D.如果mAvA＞mBvB，则车运动方向跟B的方向相同

2.如图所示，装甲车和其中炮弹的总质量为M，正沿轨道向右匀速行驶，其速度为v0，发射一枚质量为m的炮弹后，装甲车的速度变为V，仍向右行驶。

若不计轨道的摩擦，求炮弹射出炮口时相对于炮口的速度是多少？

（炮管是水平的）