反冲运动--公开课

课本14页讨论与交流
• 若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平 方向成60°角，小车的反冲速度又是多少？
分析：小车与橡皮塞组成的系统在水平方向 动量守恒：
二、反冲运动的利用-1喷气式飞机J20
二、反冲运动的利用3-火箭
我国早在宋代就发明了火箭，在箭支 上扎个火药筒，火药筒的前端是封闭的， 火药点燃后生成的燃气以很大的速度向后 喷出，火箭由于反冲而向前运动。
解析：取人和小船为对象，它们所受合外力为零， 初动 量 为0 （均静止） 取人的走向为正方向， 根据动量守恒定律 0= mv/人 - Mv/船
设走完时间为t 则0= mv/人t - Mv/船t
mS人=MS船
60×（3-S船）=300×S船 答案：A S船=0.5m
反 冲 运 动 火 箭
反 冲 运 动
A
m' v m' m
B
mv m' m
C
m v m'm
D
mv m'
3.一支步枪的质量为3.95kg，弹头的质量为8.6 g（火药的质量不计），击发后，弹头射出枪 口时的速度为735m/s，试计算射击时枪身后 退的速度？
解：设枪身后退速度方向为正，则子弹运动方 向为负。 根据动量守恒定律有： 0 Mv mv
请思考!ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、反冲运动
1.定义：当一个物体向某一方向射出(或抛出) 它的一部分时，这个物体的剩余部分向相反 方向运动的现象．
2.特点： ①物体间相互作用突然发生，时间 短，作用强。 ②系统所受外力一 般不为零， 但远远小于内力。
3. 原 理：遵循动量守恒定律
2. 要 点：
a. 内力作用下 b. 一个物体分为两个部分
【 1 】采取下列哪些措施有利于增加 喷气式飞机的飞行速度（AC） A. 使喷出的气体速度更大 B. 使喷出的气体温度更高 C. 使喷出的气体质量更大 D. 使喷出的气体密度更小
【2】一静止的、不稳定的原子核的质量为m‘， 放射出一质量为m，速度v的粒子后，剩余部分 获得的反冲速度大小为（ C ）
(1) 人匀速行走
mv1 Mv2 0
v1 v2
m v2 v1 M
结论： 船匀速后退 人走到船尾时，有：
mv1t Mv2 t 0 ms1 Ms2
S船
L
S人
s1 s2 L
(2) 假如人变速走到船头，船后退的距离多少？
m v2 v1 mv1 Mv2 0 M 结论： 船变速后退
解：小车与橡皮塞为系统，所受合外力为零， 系统总动量为零。以橡皮塞的运动方向为正方 向。由动量守恒定律有：
m v ( M m)v' 0
m 0.1 v' v 2.9m / s 0.1m / s M m 3 0.1
负号表示小车运动方向与橡皮塞的运动方向 相反，反冲速度大小是0.1m/s．
m v'( M m)v
由动量守恒定律得
mv'(M m)v 0
M m M v ( 1)v 得 v' m m
决定火箭最终速度因素
1.喷气速度
2.质量比（即火箭开始飞行时的质量与燃 料燃尽时的质量之比）
三、“人船模型” 问题 如图所示，质量为M的小船长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？
1 2
m v2 0.0086 735 m / s 1.6m / s 即：v1 M 3.95
4. 载人气球原来静止在空中（如图所示），质量为
M，下面拖一条质量不计的软梯，质量为m的人（ 可视为质点）站在软梯上端距地面高度为Ｈ，若人 要沿轻绳梯返回地面，则绳梯的长度L至少为多长？
h
解：取人和气球为对象，系统开始静止 且同时开始运动，可知系统所受外力之 和为零。人到地面时，人对地的位移为 Ｈ，设气球对地位移h（如图所示）， 则根据动量守恒定律
1．定义：静止或运动的物体分离出一部 分物体 ，使另一部分向相反方向运动的 现象叫反冲运动。
2．反冲运动中一般遵循动量守恒定律 3 ． 防止：射击时，用肩顶住枪身 1．飞行的原理---利用反冲运动 应用：反击式水轮机、喷气式飞机 、火箭等
火 箭 2．决定火箭最终飞行速度的因素
喷气速度
质量比
课堂练习
M s1 L mM
m s2 L mM
人船模型
例3：在静水上浮着一只长为L=3m、质量为M=300kg 的小船，船尾站着一质量m=60kg的人，开始时人和 船都静止。若人匀速从船尾走到船头，不计水的阻力。 则船将（ ） （A）后退0.5m （B）后退0.6m
（C）后退0.75m
（D）后退0.8m
人相对船运动中一直有：
v1 v2
mv1 Mv2 0 mv1t Mv2 t 0
ms1 Ms2 0
故有：ms1 Ms2
S2
L
S1
s1 s2 L
1、“人船模型”的力学特征 • 人和船构成一个相互作用的系统； • 人和船在相互作用下各自运动； • 系统所受的合外力为零，从而系统在 运动过程中总动量守恒。
c.两部分运动方向相反
3. 物理原 理： 遵循动量守恒定律
作用前：P = 0 作用后: P' = m v + M V 则根据动量守恒定律有： P' = P 即 m v + M V = 0 故有：V = − ( m / M ) v 负号就表示作用后的两部分运动方向相反
例题1(课本第14页)
反冲小车放在水平玻璃上，点燃酒精，水蒸气将橡皮塞冲 出，小车沿相反方向运动。如果小车的总质量是M=3kg ，水喷出的橡皮塞的质量是m=0.1kg，橡皮塞喷出时速度 v=2.9m/s，求小车的反冲速度。
古代火箭
现代火箭结构
火箭工作原理
例题2.（课本第15页）
火箭飞行最大速度由什么因素决定？设火箭发射前的 总质量是M，燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷 射速度为v. 求燃料燃尽后火箭的飞行速度为v′．
解：在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以 动量守恒。取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭 的总动量为0，发后的总动量为
Ｈ
mH Mh
(M+m)H
因此绳的长度至少为 L=H+h= M
地面
v1 v2
S2
L
S1
2、“人船模型”的分析思路
mv1 Mv2 0 ② 系统任一时刻，均有： mv1 Mv2
① 系统总动量为0
所以即使人做变速运动，也有：m v1 M v2
③ 上式两端同乘以时间t： mS1=MS2


④ 由于人相对船相对的距离为L:
S1+S2 = L
⑤ 人、船相对于地面移动的距离分别为:
第四节 反冲运动
温故知新
1.动量守恒定律内容 2.公式：
p p' , m1v1 m2v2 m1v1 'm2v2 '
3.动量守恒定律的“五性” ①条件性②矢量性③相对性④同时性⑤普适 性
4.运用动量守恒定律的解题步骤
新课引入
将一个气球吹大，然后松手，会出现什么 现象？如何解释这种现象呢？