【高三物理專題總結】第11講 反沖運動 火箭（上）

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反沖運動 火箭 教 師 宋曉壘 第 1頁 版權所有 北京天地精華教育科技有限公司 咨詢電話 400 650 7766 反沖運動 火箭 1 反沖 1 概念 由于系統(tǒng)中的一部分物體向某一方向運動 而使另一部分物體向相反方向運動 這種現 象叫反沖 反沖是動量守恒定律應用的一類典型實例 2 特征 遵從動量守恒定律 3 拓展 平均動量守恒問題 人船模型 特點 初態(tài)時相互作用物體都處于靜止狀態(tài) 在物體發(fā)生相對運動的過程中 某一個方向的動 量守恒 如水平方向動量守恒 對于這類問題 如果我們應用 人船模型 也會使問 題迅速得到解決 現具體分析如下 模型 如圖所示 長為 L 質量為 M 的小船停在靜水中 一個質量m 的人立在船頭 若不計水 的粘滯阻力 當人從船頭走到船尾的過程中 船和人對地面的位移各是多少 適用條件是 一個原來處于靜止狀態(tài)的系統(tǒng) 在系統(tǒng)發(fā)生相對運動的過程中 某一個方向的動量 守恒 如水平方向或豎直方向 說明 此式仍為矢量式 解題要選取正方向 作用過程中兩物體的位移 是相對于同一個參照系 的 一般是相對地面的位移 例 1 長為 3m 的平板車停在光滑的水平地面上 一個質量為車子質量一半的人 站在車子的左端 如圖 2 所示 求 當人以 5m s 的速度向右端走去時 車子如何運動 當人走到右端過 程中 車子相對地面運動了多少距離 例2 如圖所示 長為 L 傾角為 質量為 M的斜面頂端上 有一質量為m的小物塊由靜止開始 下滑 若不計一切摩擦 求物塊下滑過程中斜面的位移大小 物塊形狀大小不計 第 2頁 版權所有 北京天地精華教育科技有限公司 咨詢電話 400 650 7766 2 火箭 1 原理 根據反沖運動原理 動量守恒定律 當火箭推進劑燃燒時 從尾部噴出的氣體具有很 大的動量 根據動量守恒定律 火箭就獲得數值相等 方向相反的動量 因而發(fā)生連 續(xù)的反沖現象 隨著推進劑的消耗 火箭逐漸減輕 加速度不斷增大 當推進劑燒盡 時 火箭即以獲得的速度沿預定的空間軌道飛行 2 用途 發(fā)射探測器 常規(guī)彈頭 核彈頭 人造衛(wèi)星或宇宙飛船的運載工具 3 航天技術的發(fā)展和宇宙航行 1957年 10 月 前蘇聯發(fā)射了第一顆人造地球衛(wèi)星 使人類突破了地球表面的限制和地球大氣的 屏障 從此揭開了航天時代的序幕 1961年 4 月 前蘇聯宇航員加加林成為第一個進入太空的地球人 1969 年 7 月 美國宇航員阿姆斯特朗乘坐 阿波羅 11 號 宇宙飛船首次登上月球 之后 人們 相繼完成了對金星 水星 土星 火星等太陽系行星的探測 我國于 1964 年 6 月自行研制的運載火箭騰空而起 1970 年 4 月 24 日 我國第一顆人造衛(wèi)星一 次發(fā)射成功 1999 年 11 月 20 號始 我國成功發(fā)射系列的 神舟 號宇宙飛船標志著我國載人航天技 術的重大突破和進展 這使我國成為世界上掌握這一高技術的第三個國家 目前關于天體運動和航天技術的考查成為高考必考內容之一 4 爆炸問題的特點 1 時間特點 在爆炸現象中 相互作用時間很短 2 相互作用力的特點 在爆炸過程中 作用時間短 作用力很大 且遠遠大于系統(tǒng)的外力 既 使系統(tǒng)所受外力之和不為零 外力也可以忽略 故均可用動量守恒定律來處理 3 在爆炸過程中 因有其他形式的能轉化為動能 故系統(tǒng)的動能會增加 在碰撞過程中 系統(tǒng) 的總動能是不可能增加的 4 位移特點 由于爆炸過程是在一瞬間發(fā)生的 時間極短 所以 在物體發(fā)生炸的瞬間 可忽 略物體的位移 即認為物體在爆炸前后仍在同一位置 但速度發(fā)生了突變 例 3 向空中發(fā)射一物體 不計空氣阻力 當此物體的速度恰好沿水平方向時 物體炸裂成 a b 兩塊 若質量較大的a塊的速度方向仍沿原來的方向 則 A b 的速度方向一定與原速度方向相反 B 從炸裂到落地的這段時間里 a 飛行的水平距離一定比b的大 C a b 一定同時到達水平地面 D 在炸裂過程中 a b受到的爆炸力的沖量大小一定相等 練習 沿水平方向飛行的手榴彈 它的速度是 20 m s 此時在空中爆炸 分裂成 1 kg 和 0 5 kg 的兩 塊 其中 0 5 kg 的那塊以 40 m s 的速率沿原來速度相反的方向運動 此時另一塊的速率為 A 10 m s B 30 m s C 50 m s D 70 m s 第 3頁 版權所有 北京天地精華教育科技有限公司 咨詢電話 400 650 7766 針對訓練 一 選擇題 1 下列運動屬于反沖運動的有 A 乒乓球碰到墻壁后彈回 B 發(fā)射炮彈后炮身后退 C 噴氣式飛機噴氣飛行 D 船員劃槳使船前進 2 跳遠運動員手握一鐵球起跳后 當他跳到最高點時 欲提高成績 他可將手中的鐵球 A 豎直上拋 B 向前拋出 C 向后拋出 D 向左拋出 3 一輛小車靜止在光滑的水平面上 一個人從小車的一端走到另一端 對此 以下說法中正確的是 A 人勻速走動時 車也一定反向勻速運動 B 人停止走動時 車也停止運動 C 人速與車速之比 等于車的質量與人的質量之比 D 整個過程中 車相對于地面的位移是一定值 與人走動的快慢無關 4 靜止在水面上的船長為L 質量為M 一個質量為m 的人站在船頭 當此人由船頭走到船尾時 不計水的阻力 船移動的距離是 A mL M B mL M m C mL M m D M m L M m 5 質量為M的原子核 當它放射出質量為m速度為v 0 的粒子后 剩余部分原子核獲得反沖速度 以 v 0 方向為正 為 A v 0 B mv 0 M m C mv 0 M D mv 0 M m 6 小船以速率V 向東行駛 若在小船上分別以相對于地面的速率u 向東向西水平拋出兩個等質量的 物體 則小船的速率 A 增大 B 減小 C 不變 D 由于兩物體質量未知 無法確定 二 填空題 7 一個質量為 40 kg 的人 以 4 m s的水平速度跳到一只停在岸邊的船上 船的質量為 160 kg 若不 計水的阻力 那么 船離岸而去的速度是 m s 8 在水平桌面上有兩輛小車 質量分別是 0 5 kg 和0 2 kg 這兩輛小車分別靠在一根被壓縮的彈簧 的兩端 當放松彈簧時 兩輛小車在彈力作用下分開 如果較重的小車以 0 8 m s的速度向前運動 較輕的小車的速度大小為 m s 第 4頁 版權所有 北京天地精華教育科技有限公司 咨詢電話 400 650 7766 三 計算題 9 如圖所示 小車A 的質量m 1 8 kg 物塊B 質量m 2 2 kg 水平面光滑 B 物置于小車上后靜止 今有質量為 10 g 的子彈以速度 200 m s 射入B 并穿過B 物體 擊穿時間極短 若子彈穿過B 物時 B 物獲得速度為 0 6 m s 求 1 子彈穿過B 物時的速度大小為多大 2 若最終B 與A 一起運動 其速度大小為多大 10 在一只靜止的質量為 50 kg 的船上 水平射出一顆質量為 10 g 的子彈 子彈的速度是 800 m s 求船的反沖速度 如果船運動時受到水的阻力是船重的 0 01 倍 船后退多長時間才停止運動 11 長l為 1 m的輕繩下端掛著 1 個質量M 為 9 99 kg 的砂袋 一顆質量為 10 g 的子彈以 500 m s 的 速度水平射入砂袋 問在子彈射入砂袋后的瞬間 懸繩的拉力是多大 g 10 m s 2 第 5頁 版權所有 北京天地精華教育科技有限公司 咨詢電話 400 650 7766 課堂測試 爆炸和反沖 1 如圖所示 一對雜技演員 都視為質點 乘秋千 秋千繩處于水平位置 從 A 點由靜止出發(fā)繞 O 點下擺 當擺到最低點 B 時 女演員在極短時間內將男演員沿水平方向推出 然后自已剛好能回 到高處 A 求男演員落地點 C 與 O點的水平距離 s 已知男演員質量 m 1 和女演員質量 m 2 之比 m 1 m 2 2 秋千的質量不計 秋千的擺長為 R C 點比 O點低 5R A B C s 5R O R