一 、知识目标
1、知道什么是反冲运动,能举出几个反冲运动的实例;
2、知道火箭的飞行原理和主要用途。
二、重点
1、知道什么是反冲。
2、应用动量守恒定律正确处理喷气式飞机、火箭一类问题。
三、难点
如何应用动量守恒定律分析、解决反冲运动。
四、教学过程
1.引入新课
[演示]拿一个气球,给它充足气,然后松手,观察现象。
[学生描述现象]释放气球后,气球内的气体向后喷出,气球向相反的方向飞出。
[教师]在日常生活中,类似于气球这样的运动很多,本节课我们就来研究这种。2.教学过程
(一) 反冲运动 火箭
1、教师分析气球所做的运动
给气球内吹足气,捏紧出气孔,此时气球和其中的气体作为一个整体处于静止状态。松开出气孔时,气球中的气体向后喷出,气体具有能量,此时气体和气球之间产生相互作用,气球就向前冲出。
2、学生举例:你能举出哪些物体的运动类似于气球所作的运动?
学生:节日燃放的礼花。喷气式飞机。反击式水轮机。火箭等做的运动。
3、同学们慨括一下上述运动的特点,教师结合学生的叙述总结得到:
某个物体向某一方向高速喷射出大量的液体,气体或弹弹射出一个小物体,从而使物体本身获得一反向速度的现象,叫反冲运动
4、分析气球。火箭等所做的反冲运动,得到:
在反冲现象中,系统所做的合外力一般不为零;
但是反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况,可以认为反冲运动中系统动量守恒。
(二)学生
课堂用自己的装置演示反冲运动。
1、学生做准备:拿出自己的在课下所做的反冲运动演示装置。
2、学生代表介绍实验装置,并演示。
学生甲:
装置:在玻璃板上放一辆小车,
小车上用透明胶带粘中一块浸有酒
精的棉花。
实验做法:点燃浸有酒精的棉
花,管中的酒精蒸气将橡皮塞冲出,同时看到小车沿相反方向运动。
学生乙:
装置:到二个空摩丝瓶,在它们的底部用大号缝衣针各钻一个小洞,这样做成二个简易的火箭筒,在右图中的铁支架的立柱端装上顶轴,在放置臂的两侧各装一只箭筒,再把旋转系统放在顶轴上,往火箭筒内各注入约4mL的酒精,并在火箭筒下方的棉球上注入少量酒精。点燃酒精棉球,片刻火箭筒内的酒精蒸气从尾孔中喷出,并被点燃,这时可以看到火箭旋转起来。
学生丙:用可乐瓶做一个水火箭,
方法是用一段吸管和透明胶带在瓶上固定一个导向管,瓶口塞 一橡皮塞,在橡皮塞上钻一孔,在塞上固定一只自行车车胎上的进气阀门,并在气门芯内装上小橡皮管,在瓶中先注入约1/3体积的水,用橡皮塞把瓶口塞严,将尼龙线穿过可乐瓶上的导向管,使线的一端拴在门的上框上,另一端拴在板凳腿上,要使线拉直,将瓶的进气阀与打气筒相接,向筒内打气到一定程度时,瓶塞脱开,水从瓶口喷出,瓶向反方向飞去。
过渡引言:同学们通过自己设计的实验装置得到并演示了什么是反冲运动,那么反冲运动在实际生活中有什么应用呢?下边我们来探讨这个问题。
(三)反冲运动的应用和防止
1、学生阅读课文有关内容。
2、学生回答反冲运动应用和防止的实例。
学生:反冲有广泛的应用:灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等都是反冲的重要应用。
学生:用枪射击时,要用肩部抵住枪身,这是防止或减少反冲影响的实例。
3、用多媒体展示学生所举例子。
4、要求学生结合多媒体展示的
物理情景对几个
物理过程中反
冲的应用和防止做出解释说明:
①对于灌溉喷水器,当水从弯管的喷嘴喷出时,弯管因反冲而旋转,带动发电机发电。
②对于反击式水轮机:当水从转轮的叶片中流出时,转轴由于反冲而旋转带动发电机发电。
③对于喷气式飞机和火箭,它们靠尾部喷出气流的反冲作用而获得很大的速度。
④用枪射击时,子弹向前飞去枪身向后发生反冲,枪身的反冲会影响射击的准确性,所以用步枪时我们要把枪身抵在肩部,以减少反冲的影响。
教师:通过我们对几个实例的分析,明确了反冲既有有利的一面,同时也有不利的一面,在看待事物时我们要学会用一分为二的观点。
我们知道:反冲现象的一个重要应用是火箭,下边我们一认识火箭:
(四)火箭:
1、演示:用薄铝箔卷成一个细管,一端封闭,另一端留一个很细的口,内装由火柴刮下的药粉,把细管放在支架上,用火柴或其他办法给细管加热。
现象:当管内的药粉点燃时,生成的燃气从细口迅速喷出,细管便向相反方向飞去。教师讲述:上述装置就是火箭的原理模型。
2、多媒体演示古代火箭,现代火箭的用途及多级火箭的工作过程,同时学生边看边阅读课文。
3、用实物投影仪出示阅读思考题:
①介绍一下我国古代的火箭。?
②现代的火箭与古代火箭有什么相同和不同之处?
③现代火箭主要用途是什么?
④现代火箭为什么要采用多级结构?
4、学生解答上述问题:
①我国古代的火箭是这样的:
在箭上扎一个火药筒,火药筒的前端是封闭的,火药点燃后生成的燃气以很大速度向后喷出,火箭由于反冲而向前运动。
②现代火箭与古代火箭原理相同,都是利用反冲现象来工作的。
但现代火箭较古代火箭结构复杂得多,现代火箭主要由壳体和燃料两大部分组成,壳体是圆筒形的,前端是封闭的尖端,后端有尾喷管,燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出,火箭就向前飞去。
③现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头,人造卫星或宇宙飞船,即利用火箭作为运载工具。
④在现代技术条件下,一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需要的速度,发射卫星时要使用多级火箭。
用CAI课件展示多级火箭的工作过程:
多级火箭由章单级火箭组成,发射时先点燃第一级火箭,燃料
用完工以后,空壳自动脱落,然后下一级火箭开始工作。
教师介绍:多级火箭能及时把空壳抛掉,使火箭的总质量减少,因而能够达到很高的温度,可用来完成洲际导弹,人造卫星、宇宙飞船等的发射工作,但火箭的级数不是越多越好,级数越多,构造越复杂,工作的可靠性越差,目前多级火箭一般都是三级火箭。
那么火箭在燃料燃尽时所能获得的最终速度与什么有关系呢?
5、出示下列问题:
火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后的质量为m,火箭燃气的喷射速度为v1,燃料燃尽后火箭的飞行速度v为多大?
[学生分析并解答]:
解:在火箭发射过程中,由于内力远大于外力,所以动量守恒。
发射前的总动量为0,发射后的总动量为(M-m)v-mv1(以火箭的速度方向为正方向)
则:(M-m)v-mv1=0
师生分析得到:燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度及质量比M/m决定。
6、巩固训练:
水平方向射击的大炮,炮身重450kg,炮弹射击速度是450m/s,射击后炮身后退的距离是45cm,则炮受地面的平均阻力是多大?
五、作业 课本P17习题的A组
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