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2015-2016高中物理 第十六章 5反冲运动火箭教案 新人教版选修3-5


反冲运动
教学目标: 一、知识目标:

火箭

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、能力目标: 1、结合实际例子,理解什么是反冲运动; 2、能结合动量守恒定律对反冲现象做出解释; 3、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、德育目标: 1、通过实验,分析得到什么是反冲运动,培养学生善于从实验中总结规律和热心科学研 究的兴趣、勇于探索的品质。 2、通过介绍我国成功地研制和发射长征系列火箭的事实,结合我国古代对于火箭的发明 和我国的现代火箭技术已跨入世界先进先烈,激发学生热爱社会主义的情感。 教学重点: 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。 教学难点: 如何应用动量守恒定律分析、解决反冲运动。 教学方法: 1、通过观察演示实验,总结归纳得到什么是反冲运动。 2、结合实例运用动量守恒定律解释反冲运动。 教学用具: 反冲小车、玻璃棒、气球、酒精、反冲塑料瓶等 课时安排: 1 课时 教学步骤: 导入新课 [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。

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[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。 新课教学: (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、同学们概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,系统所受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: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
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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,可以自动地改变喷 水的方向。 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:把一个废旧白炽灯泡敲碎取出里面的一根细玻璃管,往细玻璃管装由火柴刮下 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。
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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]:
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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。 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? 小 结 1、当物体的一部分以一定的速度离开物体时,剩余部分将获得一个反向冲

量而向相反方向运动,这种向相反方向的运动,通常叫做反冲运动。 2、对于反冲运动,所遵循的规律是动是守恒定律,在具体的计算中必须严格按动量守恒 定律的解题步骤来进行。 3、反冲运动不仅存在于宏观低速物体间,也存在于微观高速物体。

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