§16.4-5碰撞-反冲运动-火箭-导学案

班级： _________ 组别： __________ 姓名：____________ 组内评价：_________________ 教师评价：_____________§ 16. 4-5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）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：① ___________ •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。

② ___________ •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。

③ ___________ .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（两物体相互作用，且均设系统合外力为零）①按碰撞前后系统的动能损失分类，碰撞可分为_____________________ 、________________ 和_______________ .②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i、_________________________ ii、_____________________ .③ ____________________________________________________________ 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，特点是碰后粘在一起（或碰后具有共同的速度）。

完全非弹性碰撞有两个主要特征.i、碰撞过程中系统的动能损失______________________ .ii、碰后两物体速度________________ .3、形变与恢复①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____________ .②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。

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a粒子轰击金箔时，a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____________ .英国物理学家查德威克利用弹性碰撞理论成功地发现了•若m=m2，即两物体的质量相等，根据上两式有四、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m 则有m-m? m，m i+mi孔mi。

代入上两式有:为: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。

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Smim «m2，则有m-m2暫-m 2， -------- Q1T1L +0120。

代入上两式得: •若，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V o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：① ______________ :两物体发生完全非弹性碰撞。

②能的转化和守恒：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：__________________________________________________A B质量与火箭质量之比）。

，越大,.越大，火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，即利用火箭由能的转化和守恒知产生的内能Q=討- % T =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m、m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nn、mt、v t、V2表达和v＜的公式。

mt、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:化=（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2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 计算火箭喷气后的速度。

图6 ____________________________________ 图3 _______________________________________ （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 例4、人船模型：如图16-5-1所示，长为L 、质量为M 的小船停在静水 中，质量为m 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4、边解边悟 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）例1、在光滑的水平面上有三个完全相同的小球排成一条直线. 2、3小球静止，并靠在一起，1球以速度v o 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 ---- * V0/ 22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 （） 【随堂测评】1、 一质量为M 的平板车以速度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vB .大于vC .小于vD .无法判断2、 如图所示，A B 两物体的质量比n A ： m=3 ： 2，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 A 、P 的速度恰好为零 B C 、Q 刚开始运动 D P 与Q 具有相同速度 Q 的速度等于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p A =5kgm/s , p B =7kg m/s ，如图所示.若能发生正碰，则碰后两球的动量增量△ p A 、A p B 可能 是 （ ） A 、 A p A =-3kgm/s ; △ P B =3kgm/s B 、 A p A =3kgm/s ; △ P B =3kgm/s （、△ p A =-10kgm/s ; △ p B =10kgm/s p A =3kgm/s ; △ P B =-3kgm/s 例3、一火箭喷气发动机每次喷出 m=200g 的气体，气体离开发动机喷出时的速度 v=1 000m/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） 运动第1 s 末，火箭的速度多大 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），贝UA 、B 两木块在空中的运动时间 t a 、t b 的关系是（）A. t a =t bB. ta >tb C. t a <t b 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/MC .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。