1.3 動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用 ——反沖現(xiàn)象與火箭的發(fā)射,1,一、中子的發(fā)現(xiàn),2,3,4,5,6,二、反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用,問(wèn)題設(shè)計(jì),,用手拿著球擠壓一彈簧，當(dāng)兩手同時(shí)松開(kāi)時(shí)，我們會(huì)看到球被彈出，同時(shí)彈簧也被彈出，試分析彈簧被彈出的原因？ 答案 由于力的作用是相互的，球?qū)椈捎幸环醋饔昧?，使彈簧做反沖運(yùn)動(dòng).,7,要點(diǎn)提煉,,1.反沖運(yùn)動(dòng)：根據(jù)動(dòng)量守恒定律，如果一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng).這個(gè)現(xiàn)象叫做反沖. 2.反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及遵循的規(guī)律： (1)反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：反沖運(yùn)動(dòng)是相互作用的物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果.,8,(2)反沖運(yùn)動(dòng)過(guò)程中一般滿(mǎn)足： ①系統(tǒng)不受外力或所受外力 ； ②系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力 外力； ③系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，但系統(tǒng)在某一方向上不受外力或 ；所以反沖運(yùn)動(dòng)遵循 定律.,之和為零,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于,外力在該方向上的分力之和為零,動(dòng)量守恒,9,3.討論反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題： (1)速度的反向性 對(duì)于原來(lái)靜止的整體，拋出部分具有速度時(shí)，剩余部分的反沖是相對(duì)于拋出部分來(lái)說(shuō)的，兩者運(yùn)動(dòng)方向必然 . (2)速度的相對(duì)性 反沖運(yùn)動(dòng)中存在相互作用的物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，已知條件中告知的常常是物體的相對(duì)速度，在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，應(yīng)將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換為 速度.,相反,對(duì)地,10,例1 反沖小車(chē)放在水平玻璃上，點(diǎn)燃酒精，水蒸氣將橡皮塞水平噴出，小車(chē)沿相反方向運(yùn)動(dòng).如果小車(chē)的總質(zhì)量是M＝3 kg，水平噴出的橡皮塞的質(zhì)量是m＝0.1 kg. (1)若橡皮塞噴出時(shí)獲得水平速度v＝2.9 m/s，求小車(chē)的反沖速度.,解析 小車(chē)和橡皮塞組成的系統(tǒng)所受外力之和為零，系統(tǒng)總動(dòng)量為零. 根據(jù)動(dòng)量守恒定律，mv＋(M－m)v′＝0,11,v′＝－ v＝－ ×2.9 m/s＝－0.1 m/s 負(fù)號(hào)表示小車(chē)運(yùn)動(dòng)方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反，反沖速度大小是0.1 m/s. 答案 0.1 m/s，方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反,12,(2)若橡皮塞噴出時(shí)速度大小不變，方向與水平方向成60°角，小車(chē)的反沖速度又是如何？,解析 小車(chē)和橡皮塞組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒. mvcos 60°＋(M－m)v″＝0 v″＝－ ＝－ m/s＝－0.05 m/s 負(fù)號(hào)表示小車(chē)運(yùn)動(dòng)方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反，反沖速度大小是0.05 m/s. 答案 0.05 m/s，方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反,13,例2 如圖1所示，帶有半徑為R的1/4光滑圓弧 的小車(chē)其質(zhì)量為M，置于光滑水平面上，一質(zhì) 量為m的小球從圓弧的最頂端由靜止釋放，則 小球離開(kāi)小車(chē)時(shí)，小球和小車(chē)的速度分別為多 少？(重力加速度為g),圖1,14,解析 由題目知：水平面光滑，系統(tǒng)在水平方向不受外力；圓弧軌道光滑，小球滾下時(shí)系統(tǒng)的機(jī)械能無(wú)損失.所以可由水平方向動(dòng)量守恒結(jié)合機(jī)械能守恒求解. 小球和小車(chē)組成的系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守恒，且全過(guò)程滿(mǎn)足機(jī)械能守恒.設(shè)小球、小車(chē)分離時(shí)，小球的速度為v1，方向向左，小車(chē)的速度為v2，方向向右，則： mv1－Mv2＝0 ①,15,mgR＝ mv ＋ Mv ② 由①②解得v1＝ ，v2＝ 答案,16,三、火箭的工作原理,例3 一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m＝200 g的氣體，噴出的氣體相對(duì)地面的速度v＝1 000 m/s.設(shè)此火箭初始質(zhì)量M＝300 kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次，在不考慮地球引力及空氣阻力作用的情況下，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)1 s末的速度是多大？,解析 在不考慮地球引力及空氣阻力作用的情況下，火箭和氣體組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒.,17,以火箭和它在1 s內(nèi)噴出的氣體為研究對(duì)象.設(shè)火箭1 s末的速度為v′，1 s內(nèi)共噴出質(zhì)量為20m的氣體，以火箭前進(jìn)的方向?yàn)檎较? 由動(dòng)量守恒定律得 (M－20m)v′－20mv＝0 解得v′＝ m/s＝13.5 m/s 即火箭發(fā)動(dòng)機(jī)1 s末的速度大小是13.5 m/s. 答案 13.5 m/s,18,要點(diǎn)提煉,,1.火箭燃料燃盡時(shí)火箭獲得的最終速度由 和質(zhì)量比 (火箭開(kāi)始飛行時(shí)的質(zhì)量與燃料燃盡時(shí)的質(zhì)量之比)兩個(gè)因素決定. 2.火箭噴氣屬于 類(lèi)問(wèn)題，是 的重要應(yīng)用.注意在火箭運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，隨著燃料的消耗，火箭本身的質(zhì)量不斷減小.,噴氣速度v,反沖,動(dòng)量守恒定律,19,練習(xí)1.運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開(kāi)始工作后，火箭做加速運(yùn)動(dòng)的原因是( ) A.燃料燃燒推動(dòng)空氣，空氣反作用力推動(dòng)火箭 B.火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出，氣體的反 作用力推動(dòng)火箭 C.火箭吸入空氣，然后向后排出，空氣對(duì)火箭的反作用力 推動(dòng)火箭 D.火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周?chē)諝猓諝馀蛎浲苿?dòng)火箭,20,解析 火箭的工作原理是利用反沖運(yùn)動(dòng)，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓氣體從尾噴管迅速?lài)姵鰰r(shí)，使火箭獲得反沖速度，故正確答案為B. 答案 B,21,練習(xí)2.假設(shè)一個(gè)人靜止于完全光滑的水平冰面上，現(xiàn)欲離開(kāi)冰面，下列方法中可行的是( ) A.向后踢腿 B.手臂向后甩 C.在冰面上滾動(dòng) D.脫下外衣水平拋出,解析 向后踢腿和手臂向后甩，都是人體間的內(nèi)力，不會(huì)使人前進(jìn).在光滑冰面上由于不存在摩擦力，故無(wú)法完成滾動(dòng)動(dòng)作.而水平拋出衣服能獲得反方向的速度，故可滑離冰面.,D,22,