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)
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