高中物理人教版选修3-5教案：《反冲运动 火箭》

　　教学目标

　　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、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*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。

　　[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4 mL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，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。

　　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。

　　巩固训练 水平方向射击的大炮，炮身重450 kg，炮弹射击速度是450 m/s，射击后炮身后退的距离是45 cm，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。