反冲现象 火箭
【教学目标】https://www.shimengyuan.com/nianji/2411.html
一、知识与技能
1．理解反冲运动概念及其特点，理解反冲运动的物理实质。
2．能够运用动量守恒定律分析、解决有关反冲运动https://www.renjiaoshe.com/jiaocai/2061.html的问题。
3．知道火箭的飞行原理及其应用。
二、过程与方法
1．通过观察反冲现象，寻找它们共同规律的过程培养学生的观察能力和发现问题的能力。
2．进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力。
三、情感态度与价值观
1．了解我国的航空、航天事业的巨大成就和当前的航空、航天计划，激发学生热爱祖国的情感。
2．体会物理知识来源于生活而又应用于生活的特点，提高学生物理学习的学科素养。
【教学重点】
反冲运动的特点及应用动量守恒定律对反冲运动进行定量计算。
【教学难点】
如何运用动量守恒定律分析、解决反冲运动问题。
【教学过程】
一、复习提问、新课导入
1．教师以互动问答的方式，引导学生复习动量、动量守恒定律及其条件等相关知识。
2．播放视频（嫦娥二号升空视频）观看火箭升空过程。
3．实验演示
【演示实验1】
将吹满气的气球释放，观察气球的运动。
【演示实验2】
自制易拉罐注满水后，喷水过程中发现易拉罐的旋转。
【演示实验3】
反冲式小船，注水后在水槽中前进。
【演示实验4】
反冲式小汽车，气球放球后小车前进。
提问：这几个实验的共同点是什么？
点评学生的回答，并引出什么是反冲运动。
二、新课教学
（一）反冲现象
1．定义：如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某一方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。这个现象叫做反冲。
提问：常见的反冲运动还有哪些？列举一下。
教师总结并展示：喷气式飞机、自动喷洒装置(视频)、章鱼游泳、古代火箭、水上飞行器
通过以上实例，引导学生自主归纳总结反冲运动的特点。（板书）
2．特点：反冲运动的实质是作用力与反作用力的效果；内力>>外力，系统动量守恒。
思考与讨论：以实验一为实例，解释反冲现象（从力、能量、动量三个角度）。
教师总结：反冲现象的本质、系统机械能不守恒、系统动量守恒。
例题总结：只要系统的总动量守恒，就可以通过各种方式改变系统某部分的速度，使其他部分产生所需的速度或动量——也就是说可以利用“反冲”！
反冲应用举例：
乌贼利用反冲运动获得动力。（喷水）
蝴蝶利用反冲运动获得动力。（喷气）
（二）火箭
教师展示与介绍：火箭是反冲运动的应用之一。
中国古代火箭介绍。
中国现代火箭介绍。
例题
火箭飞行的最大速度是由什么因素决定的？
设：火箭发射前的总质量为M，燃料燃尽后火箭的质量为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v’为多大？
（教师对学生的作答进行点评。）
总结：燃料燃尽时，火箭获得的最终速度由喷气速度v和质量比M/m（开始飞行时和燃料燃尽时的质量比），两个因素决定。（板书）
图片展示：多级运载火箭展示。（板书）
教师提问：多级火箭的有利之处？
小常识介绍：
1．火箭的级数不是越多越好，级数越多，构造越复杂，工作的可靠性和安全性就越差，一般多级火箭都是三级火箭。
2．现代火箭的喷气速度在2000—4000m/s。
【课堂练习】
1.一架喷气式飞机飞行的速度是800m/s，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于800m/s，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？
2.一个连同装备共有100kg的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45m的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以50m/s的速度喷出气体。航天员为了能在10min内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
3.用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以7.0×103m/s的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为500kg，最后一节火箭壳体的质量为100kg。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为1.8×103m/s。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？
4.一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是120kg。这个士兵用自动步枪在2s内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量是10g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是800m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。
（1）每次射击后皮划艇的速度改变多少？
（2）连续射击后皮划艇的速度是多大？
（3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？
