6 反冲现象 火箭 学习任务一 反冲 [教材链接] 阅读教材,填写反冲的相关知识. (1)定义:一个静止的物体在 的作用下分裂为两部分,一部分向某一方向运动,另一部分必然向 方向运动的现象. (2)特点: ①物体的不同部分在 作用下向相反方向运动. ②反冲运动中, 相互作用力一般较大,通常可以用 来处理. 例1 物理在生活和生产中有广泛应用,以下实例没有利用反冲现象的是 ( ) A.乌贼喷水前行 B.电风扇吹风 C.火箭喷气升空 D.飞机喷气加速 变式1 [2022·学军中学月考] 如图所示,火炮车连同炮弹的总质量为M,当炮管水平时,火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶,发射一枚质量为m的炮弹后,火炮车的速度变为v2,仍向右行驶,则炮弹相对炮筒的发射速度v0为 ( ) A. B. C. D. 变式2 [2022·杭州二中期中] 一个不稳定的原子核质量为M,处于静止状态.放出一个质量为m的粒子后反冲,已知放出的粒子的动能为E0,则原子核反冲的动能为 ( ) A.E0 B.E0 C.E0 D.E0 【要点总结】 反冲的特点 运动方向相反 物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动 机械能增加 反冲中,由于有其他形式的能转化为机械能,所以系统的机械能增加 动量守恒 反冲运动中,相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力,所以可以用动量守恒定律(或在某一方向上应用动量守恒定律)来处理 学习任务二 火箭原理 [教材链接] 阅读教材,填写火箭的相关知识. (1)工作原理:利用 的原理,则火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时,使火箭获得巨大的 . (2)影响火箭获得速度大小的因素 ①喷气速度:现代火箭的喷气速度为2000~5000 m/s. ②质量比:指火箭喷出物质的质量与喷出燃气后火箭的质量之比. 喷气速度 ,质量比 ,则火箭获得的速度越大. [物理建模] 火箭发射前的总质量为M,燃料全部燃烧完后的质量为m,火箭燃气的对地喷射速度为v0,燃料燃尽后火箭的速度v为多大 由动量守恒得0=mv-(M-m)v0 设火箭的速度方向为正方向, v=v0=v0 结论———决定火箭最大飞行速度的因素: 例2 [2022·衢州二中月考] 在太空中,一火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体,气体离开发动机时的速度v=1000 m/s(相对地面),已知火箭质量M=300 kg,火箭初速度为零,发动机每秒喷气20次.当第三次气体喷出后,火箭的速度为多大 [反思感悟] 变式3 [2022·永嘉一中期中] 如图所示,某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为M(含水)的自制“水火箭”释放升空,在极短的时间内,质量为m的水以相对地面为v0的速度竖直向下喷出.已知重力加速度为g,空气阻力不计,下列说法正确的是 ( ) A.火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力 B.水喷出的过程中,火箭和水机械能守恒 C.火箭获得的最大速度为 D.火箭上升的最大高度为 【要点总结】 1.可以用以下办法提高火箭速度: (1)提高喷气速度; (2)提高火箭的质量比; (3)使用多级火箭,一般为三级. 2.在反冲运动中常遇到变质量物体的运动,如在火箭的运动过程中,随着燃料的消耗,火箭本身的质量不断减小,此时必须取火箭本身(包括剩余燃料)和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研究对象,取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究. 学习任务三———人船模型”问题 [物理建模] 如图所示,质量为M的小船长为L,静止于水面,质量为m的人从船右端走到船左端,不计水对船的运动阻力,则该过程中船将移动多远 例3 有一条捕鱼小船停靠在湖边码头,小船又窄又长(重1吨左右),一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量,他进行了如下操作:首先将船平行于码头自由停泊,然后他轻轻从船尾上船,走到船头后停下,而且轻轻下船,用卷尺测出船后退的距离d,然后用卷尺测出船长L.已知他身体的质量为m,则小船的质量为( ... ...
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