2018版高中物理第一章碰撞与动量守恒1.6动量守恒定律的应用2火箭的发射与反冲现象导学案教科版选修3_5
2018版高中物理第一章碰撞与动量守恒1.6动量守恒定律的应用2火箭的发射与反冲现象导学案教科版选修3_5第3页

点解决问题.

【例2】 一火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体,气体离开发动机喷出时的速度v=1 000 m/s.设火箭质量M=300 kg,发动机每秒钟喷气20次.

(1)当第三次喷出气体后,火箭的速度多大?

(2)运动第1 s末,火箭的速度多大?

答案 (1)2 m/s (2)13.5 m/s

解析 火箭喷气属反冲现象,火箭和气体组成的系统动量守恒,运用动量守恒定律求解.

(1)选取整体为研究对象,运用动量守恒定律求解.

设喷出三次气体后火箭的速度为v3,

以火箭和喷出的三次气体为研究对象,据动量守恒定律得:(M-3m)v3-3mv=0,故v3==2 m/s

(2)发动机每秒钟喷气20次,以火箭和喷出的20次气体为研究对象,根据动量守恒定律得:(M-20m)v20-20mv=0,故v20==13.5 m/s.

借题发挥 分析火箭类问题应注意的三个问题

(1)火箭在运动过程中,随着燃料的燃烧,火箭本身的质量不断减小,故在应用动量守恒定律时,必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象.注意反冲前、后各物体质量的变化.

(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系,如果不是同一参考系要设法予以调整,一般情况要转换成对地的速度.

(3)列方程时要注意初、末状态动量的方向.反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的.

三、反冲运动的应用--"人船模型"

1."人船模型"问题

两个原来静止的物体发生相互作用时,若所受外力的矢量和为零,则动量守恒.在相互作用的过程中,任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比.这样的问题归为"人船模型"问题.

2.人船模型的特点

(1)两物体满足动量守恒定律:m11-m22=0.

(2)运动特点:人动船动,人静船静,人快船快,人慢船慢,人左船右;人船位移比等于它们质量的反比;人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比,即==.