2018-2019学年人教版选修3-5 第十六章第5节 反冲运动火箭 学案
2018-2019学年人教版选修3-5  第十六章第5节  反冲运动火箭 学案第2页

   想一想 两位同学在公园里划船.租船时间将到,她们把小船划向码头.当小船离码头大约2 m左右时,有一位同学心想:自己在体育课上立定跳远的成绩从未低于2 m,跳到岸上绝对没有问题.于是她纵身一跳,结果却掉到了水里(如图).她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢?(假设起跳时船已静止)

  

  提示:这位同学与船组成的系统在不考虑水阻力的情况下,所受合外力为零,在她跳前后遵循动量守恒定律.她在跳出瞬间,船也要向后运动.

  

   对反冲运动的理解和应用

  1.反冲运动的三个特点

  (1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动.

  (2)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.

  (3)反冲运动中,由于有其他形式的能转化为机械能, 所以系统的总动能增加.

  2.讨论反冲运动应注意的三个问题

  (1)速度的方向性:对于原来静止的整体,当被抛出部分具有速度时,剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的,两者运动方向必然相反.在列动量守恒方程时,可任意规定某一部分的运动方向为正方向,则反方向的这一部分的速度就要取负值.

  (2)速度的相对性:反冲运动的问题中,有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度.但是动量守恒定律中要求速度是对同一惯性参考系的速度(通常为对地的速度).因此应先将相对速度转换成对地的速度,再列动量守恒定律方程.

  (3)变质量问题:在反冲运动中还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.

   一个质量为m的物体从高处自由下落,当物体下落h时突然炸裂成两块,其中质量为m1的一块恰好能沿竖直方向回到开始下落的位置,求刚炸裂时另一块的速度v2.

  [思路点拨] 以炸裂时分裂成的两块m1和(m-m1)组成的系统为研究对象,在炸裂的这一极短的时间内,系统受到的合外力即重力并不为零,但炸裂时的爆炸力远大于系统的重力,系统在竖直方向的动量可认为近似守恒.

  [解析] 取竖直向下的方向为正方向,炸裂前的两部分是一个整体,物体的动量为p=mv=m.

  刚炸裂结束时向上运动并返回出发点的一块m1,其速度大小与炸裂前相同,动量方向与规定的正方向相反.

p1=m1v1=-m1