师:同学们好!

  生:老师好!

  师:请坐。上课前,我们先做一个小游戏,这个游戏需要3位同学到前面配合老师完成。哪位同学愿意上来?洋芋片、洋芋派,来!洋芋片、洋芋派,你们俩拽这根绳子,一人拽一端,站在讲台两端,把绳子抻直。尤拓,你把这个气球吹到这么大。在这根细绳上,我放了一个塑料管,塑料管与细绳之间的摩擦非常小。现在,我们把吹好气的气球用胶带系在塑料管上。同学们注意观察,当我松手释放这个气球时,气球的运动状态会是怎样的。洋芋片、洋芋派,把绳子抻直,举高一点,让大家能看清楚。

  同学们注意观察,气球怎么样了?

  生:它沿着绳子的方向,从绳子的一端飞向了另一端。

  师:感谢同学们,请回。我们说,刚才气球的运动状态改变了,它一定是受到了力的作用。非常好!现在,我们先确定研究对象,我们研究的是吹好气释放前的气球。对于这个研究对象而言,它是因为受到什么力的作用而运动的?是内力还是外力?

  生:内力。

  师:对,在内力的作用下,整个系统分成了两个部分,一部分是气球,另一部分是喷出来的气体,并且这两部分的运动方向刚好相反。在生活中,有很多类似的现象,比如游乐场中的极限项目空中飞人,乌贼喷水前进。这三个运动有什么共同点呢?它们是在什么力的作用下运动的?

  生:在内力的作用下喷出东西,把一个物体分成两个部分,这两个部分的运动方向相反。

  师:没错。在物理学中,把一个物体在内力作用下分裂为两部分,一部分向某个方向运动,另一部分必然向相反方向运动的现象,叫做反冲现象。本节课,我们一起来学习反冲现象与火箭。通过反冲现象的含义和刚才的三个实例,可以看出,一个物体在内力作用下分成两个部分,这说明它有一个特点,就是内力要比外力远远大。所以,反冲现象的特点是内力远大于外力。根据之前的学习,当一个系统中内力远大于外力时,这个系统的动量是守恒的。因此,反冲现象的原理是动量守恒定律。同学们想一想,在生活中,还有哪些实例是应用或防止反冲现象的?大家以小组为单位,同桌前后桌讨论一下。现在开始讨论。

  好,讨论先到这里。谁来说说刚才讨论的结果?

  生:比如枪支发射时,子弹向前射出,气体向后冲,把弹壳弹出来。

  师:非常好,请坐。他提到了子弹的发射过程,还有其他例子吗?

  生:短跑道用的喷气式飞机,能通过内力让飞机快速起飞,飞行速度特别快。

  师:喷气式飞机,嗯,非常好,请坐。还有吗?

  生:我认为人在游泳时,也运用了反冲现象。

  师:人游泳时利用的是不是反冲现象呢?我们思考一下,乌贼的游动是反冲现象,那人游泳是不是呢?人在游泳时,通过向后划水,给水一个向后的作用力。根据牛顿第三定律,水会给人一个向前的作用力。所以,人游泳是反冲现象吗?那是什么呢?

  生:依靠的是向后划水获得的作用力。

  师:非常好,请坐。还有其他例子吗?

  生:花园喷水的灌溉装置。

  师:好,请坐。这样的例子还有很多。我们来介绍一下这些应用或防止反冲现象的例子。这是公园草坪中的喷灌装置,通过动图可以看到,这个喷灌装置能一边喷水一边旋转。它为什么能一边喷水一边旋转呢?是因为里边安装了发动装置吗?不是,它里边只是一个简单的疏水系统。那它为什么能一边喷水一边旋转呢?我们通过一个小实验一探究竟。上课前,老师给每一组同学都发了一组实验器材。来介绍一下这套实验器材,这个是绿色托盘,这是装满水的烧杯,这个是反冲运动演示器材,它由一个圆筒和两个弯管组成,水可以从弯管中流出来。同学们做实验时注意,先用手按住实验器材,然后把烧杯中的水快速倒入实验装置中。水倒完后松手,观察实验现象。因为水会从弯管中流出来,所以做实验时,要一直把实验装置放在绿色托盘里,不要把水弄到桌面上。下面开始实验。

  好,实验先做到这里。谁来说说刚才看到了什么实验现象?

  生:水流出时,带动圆筒绕着中心轴一直转动。

  师:圆筒在转动,为什么会出现这样的现象呢?

  生:水流出时,反冲现象产生的力迫使圆筒运动。

  师:根据反冲现象,是吗?对,非常棒!请坐。为了更好地理解这个实验原理,我们通过一个简图来看一下。首先明确研究对象,我们的研究对象是什么?

  生:水、圆筒还有弯管。

  师:确定研究对象后,当水从弯管中流出来时,根据反冲现象的原理,弯管肯定会受到一个相反方向的作用力,两个弯管都会受到这样的作用力。请问,这两个作用力的合力是0吗?

  生:不是。

  师:为什么不是0呢?

  生:方向问题。

  师:对,它们方向相反,那它们是共点力吗?

  生:不是共点力。

  师:所以它们的合力不是零。这其实涉及到大学要讲到的力矩问题。圆筒在两个力矩的作用下,就会绕中心轴旋转起来。喷灌装置的实验原理和这个实验是一样的,它的奥秘在于三个倾斜的喷水嘴。当喷水嘴向外喷水时,整个装置会受到一个相反方向的作用力,在力矩的作用下,整个装置就能一边喷水一边旋转了。我们再来看看反冲现象的另一个应用——喷气式飞机。我们常说飞机拉线,拉的这个线其实就是它喷出来的气体。喷气式飞机是一种使用喷气发动机作为推进力来源的飞机,喷气式飞机所使用的喷气发动机靠燃烧燃料时产生的气体向后高速喷射的反冲作用,使飞机向前飞行,这样可以让飞机获得更大的推力,飞得更远。反冲现象在生活中除了有很多应用,也有一些需要防止的地方。看这三幅动图,炮弹向前发射或子弹向前射击时,会给整个装置或射击人员一个向后的很大作用力,在军事上,把这种作用力叫做后坐力。同学们想一想,后坐力是怎么产生的?

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《物理选择性必修第1册 反冲现象、火箭 公开课逐字稿课堂教学实录-5,666字》.docx
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