高中物理选修3-5学案6：16.5反冲运动 火箭

反冲运动火箭课程目标引航1．知道反冲运动的原理，会应用动量守恒定律解决有关反冲运动的问题。

2．知道火箭的原理及其应用。

3．了解航天技术的发展和宇宙航行。

情景思考导入天宫一号和神舟八号的“天宫之吻”，标志着我国航天技术达到了新的高度。

航天工程离不开火箭，你知道火箭的工作原理吗？提示：利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的速度。

基础知识梳理1．反冲运动(1)定义：如果一个静止的物体在____的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向______方向运动。

这个现象叫做反冲。

(2)原理：反冲运动的原理是____________。

(3)反冲现象的应用及防止。

①应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边____。

②防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的______，所以用步枪射击时要把枪身抵在____，以减少反冲的影响。

2．火箭(1)工作原理：利用____运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的____。

(2)影响火箭获得速度大小的因素。

①喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2 000～4 000 m/s。

②质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体____之比。

喷气速度越____，质量比越____，火箭获得的速度越大。

答案：1．(1)内力相反的(2)动量守恒定律(3)旋转准确性肩部2．(1)反冲速度(2)质量大大重点难点突破一、反冲运动的理解1．反冲运动的特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。

(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理。

(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加。

2．讨论反冲运动时应注意的问题(1)速度的相对性：解决反冲运动的问题时，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度。

由于动量守恒定律中要求速度为相对同一参考系的速度，即对地的速度。

5反冲运动火箭[目标定位] 1.生疏反冲运动，能举出几个反冲运动的实例.2.结合动量守恒定律对反冲现象做出解释；进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的力量.3.了解火箭的飞行原理及打算火箭最终速度大小的因素．一、反冲运动1．反冲：依据动量守恒定律，假如一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必定向相反的方向运动．2．反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转，可以自动转变喷水的方向．(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的精确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以削减反冲的影响．想一想为什么反冲运动系统动量守恒？答案反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受的合外力不为零，但由于系统内力远远大于外力，所以系统的总动量是守恒的．二、火箭1．工作原理：火箭的工作原理是反冲运动，其反冲过程动量守恒．它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前的速度．2．影响火箭获得速度大小的因素(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2__000～4__000 m/s.(2)火箭的质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比，打算于火箭的结构和材料．现代火箭的质量比一般小于10．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大．一、对反冲运动的理解1．反冲运动的特点及遵循的规律(1)特点：是物体之间的作用力与反作用力产生的效果．(2)条件：①系统不受外力或所受外力之和为零；②内力远大于外力；③系统在某一方向上不受外力或外力分力之和为零；(3)反冲运动遵循动量守恒定律．2．争辩反冲运动应留意的两个问题(1)速度的反向性对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲与抛出部分必定相反．(2)速度的相对性一般都指对地速度．例1图16－5－1质量相等的A、B两球之间压缩一根轻质弹簧，静置于光滑水平桌面上，当用板拦住小球A而只释放B球时，B球被弹出落到距桌边水平距离为s的地面上，如图16－5－1所示．若再次以相同力压缩该弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，则B球的落地点距桌边()A.s2 B.2s C．s D.22s答案D解析挡板拦住A球时，弹簧的弹性势能全部转化为B球的动能，有E p＝12m v2B，挡板撤走后，弹性势能被两球平分，则有E p＝2×12m v B′2，由以上两式解得v B′＝22v B，由于B球抛出后做平抛运动，s＝v0t＝v02hg所以D对．针对训练图16－5－2如图16－5－2所示是一门旧式大炮，炮车和炮弹的质量分别是M 和m ，炮筒与地面的夹角为α，炮弹出口时相对于地面的速度为v 0.不计炮车与地面的摩擦，求炮身向后反冲的速度v 为________．答案 m v 0cos αM解析 取炮弹与炮车组成的系统为争辩对象，因不计炮车与地面的摩擦，所以水平方向动量守恒．炮弹放射前，系统的总动量为零，炮弹放射后，炮弹的水平分速度为v 0cos α，依据动量守恒定律有：m v 0cos α－M v ＝0所以炮车向后反冲的速度为v ＝m v 0cos αM .二、火箭的原理1．火箭燃料燃尽时火箭获得的最大速度由喷气速度v 和质量比Mm (火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比)两个因素打算．2．火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用．在火箭运动的过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，对于这一类的问题，可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为争辩对象，取相互作用的整个过程为争辩过程，运用动量守恒的观点解决问题．例2 一火箭喷气发动机每次喷出m ＝200 g 的气体，气体离开发动机喷出时的速度v ＝1 000 m/s.设火箭质量M ＝300 kg ，发动机每秒钟喷气20次． (1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？ (2)运动第1 s 末，火箭的速度多大？ 答案 (1)2 m/s (2)13.5 m/s解析 火箭喷气属反冲现象，火箭和气体组成的系统动量守恒，运用动量守恒定律求解． (1)选取整体为争辩对象，运用动量守恒定律求解． 设喷出三次气体后火箭的速度为v 3，以火箭和喷出的三次气体为争辩对象，据动量守恒定律得：(M －3m )v 3－3m v ＝0，故v 3＝3m v M －3m＝2 m/s(2)发动机每秒钟喷气20次，以火箭和喷出的20次气体为争辩对象，依据动量守恒定律得：(M －20m )v 20－20m v＝0，故v 20＝20m vM －20m＝13.5 m/s.借题发挥 分析火箭类问题应留意的三个问题(1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必需取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为争辩对象．留意反冲前、后各物体质量的变化．(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系，假如不是同一参考系要设法予以调整，一般状况要转换成对地的速度．(3)列方程时要留意初、末状态动量的方向．反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的． 三、反冲运动的应用——“人船模型” 1．“人船模型”问题两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒．在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比．这样的问题归为“人船模型”问题． 2．人船模型的特点(1)两物体满足动量守恒定律：m 1v 1－m 2v 2＝0.(2)运动特点：人动船动，人静船静，人快船快，人慢船慢，人左船右；人船位移比等于它们质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即x 1x 2＝v 1v 2＝m 2m 1.(3)应用此关系时要留意一个问题：即公式v 1、v 2和x 一般都是相对地面而言的． 例3图16－5－3如图16－5－3所示，长为L 、质量为M 的小船停在静水中，质量为m 的人从静止开头从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各为多少？。

第5节反冲运动火箭学习目标核心提炼1.了解什么是反冲运动和反冲运动在生活中的应用。

1个原理——反冲运动原理2.知道火箭的飞行原理和主要用途。

1个应用——火箭3.了解我国航天技术的发展。

一、反冲阅读教材第22～23页内容，初步理解反冲原理。

1.定义：一个静止的物体在内力的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的方向运动的现象。

2.规律：反冲运动中，相互作用力一般较大，满足动量守恒定律。

3.反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转。

(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。

思维拓展两位同学在公园里划船。

租船时间将到，她们把小船划向码头。

当小船离码头大约2 m左右时，有一位同学心想：自己在体育课上立定跳远的成绩从未低于2 m，跳到岸上绝对没有问题。

于是她纵身一跳，结果却掉到了水里(如图1)。

她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？(假设起跳时船已静止)图1[答案]这位同学与船组成的系统在不考虑水阻力的情况下，所受合外力为零，在她跳前后遵循动量守恒定律。

她在跳出瞬间，船也要向后运动。

所以人跳出时相对地的速度比在地上起跳时速度小，人不可能跳到岸上。

二、火箭阅读教材第23～24页内容，理解火箭的工作原理。

1.工作原理：利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出，使火箭获得巨大速度。

2.影响火箭获得速度大小的两个因素(1)喷气速度：现代火箭的喷气速度为2 000～4 000 m/s。

(2)质量比：火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比。

喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大。

3.现代火箭的主要用途：利用火箭作为运载工具，如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等。

思考判断(1)火箭点火后离开地面加速向上运动，是地面对火箭的反作用力的结果。

第十六章 动量守恒定律16.5反冲 火箭【教学目标】1．知道反冲运动的含义和反冲运动在技术上的应用。

2．知道火箭的飞行原理和主要用途。

重点：反冲运动在技术上的应用。

难点：反冲运动在技术上的应用。

【自主预习】1.根据动量守恒定律，如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向________的方向运动。

这个现象叫做________。

章鱼的运动利用了________的原理。

2．喷气式飞机和火箭的飞行应用了________的原理，它们都是靠________的反冲作用而获得巨大速度的。

3．火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比叫做火箭的________。

这个参数一般小于________，否则火箭结构的强度就有问题。

4.反冲(1)反冲：根据动量守恒定律，如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。

这个现象叫做反冲。

(2)反冲运动的特点：反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果。

反冲运动过程中，一般满足系统的合外力为零或内力远大于外力的条件，因此可以运用动量守恒定律进行分析。

若系统的初始动量为零，由动量守恒定律可得0＝m 1v ′1＋m 2v ′2。

此式表明，做反冲运动的两部分的动量大小相等、方向相反，而它们的速率则与质量成反比。

(3)应用：反冲运动有利也有害，有利的一面我们可以应用，比如农田、园林的喷灌装置、旋转反击式水轮发电机、喷气式飞机、火箭、宇航员在太空行走等等。

反冲运动不利的一面则需要尽力去排除，比如开枪或开炮时反冲运动对射击准确性的影响等。

5. 火箭(1)火箭：现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得反作用力向前推进的飞行器。

(2)火箭的工作原理：动量守恒定律。

(3)现代火箭的主要用途：利用火箭作为运载工具，例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船。

6.“人船模型”的处理方法1．“人船模型”问题的特征两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒，在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。

16.5 反冲运动火箭学习目标1.知道反冲现象并会用动量守恒定律解释.2.知道火箭的飞行原理，初步了解提高火箭质量比的有效方法.3.知道火箭的主要用途，了解人类航空、航天事业的巨大成就.知识梳理知识点1.反冲运动1．反冲定义一个静止的物体在_______的作用下分裂为两部分，一部分向某一个方向运动，另一部分必然向_______的方向运动的现象.2．特点（1）物体的不同部分在_______作用下向相反方向运动.（2）反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用______________来处理.3．反冲现象的应用及防止（1）应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转.（2）防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响.练一练1判断1．反冲运动中若物体分成两部分，这两部分的动量一定相同（）2．做反冲运动的这部分物体满足动量守恒定律（）3．假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是（）A．步行B．挥动双臂C．在冰面上滚动D．脱去外衣抛向岸的反方向知识点2：火箭工作原理火箭的工作原理是______运动，其______过程动量守恒.它是靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前速度的.当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭获得大小______、方向______的动量.当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行.当然，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，研究时应该取火箭本身和相互作用的时间内喷出的气体为研究对象.练一练2 判断1．火箭是通过燃料推空气，空气反过来对火箭产生推力完成工作的（ ） 2．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大（ ）3．将静置在地面上，质量为M (含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v 0竖直向下喷出质量为m 的炽热气体.忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（ ）A.mM v 0 B.M m v 0 C.M M －m v 0 D.m M －m v 0典例分析1.对反冲运动的理解典例1.小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S 1、S 2、S 3、S 4(图中未全画出)，要使小车向前运动，可采用的方法是（ ）A ．打开阀门S 1B ．打开阀门S 2C ．打开阀门S 3D ．打开阀门S 4 2.人船模型典例2.如图所示，长为L 、质量为M 的小船停在静水中，一个质量为m 的人站立在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人相对地面的位移各是多少？对点训练1．(多选)下列不属于反冲运动的是（ ） A ．喷气式飞机的运动 B ．直升机的运动C．火箭的运动D．反击式水轮机的运动2．平静的水面上停着一只小船，船头站立着一个人，船的质量是人的质量的8倍.从某时刻起，这个人向船尾走去，走到船中部他突然停止走动.水对船的阻力忽略不计.下列说法中正确的是（）A．人走动时，他相对于水面的速度和小船相对于水面的速度大小相等、方向相反B．他突然停止走动后，船由于惯性还会继续走动一小段时间C．人在船上走动过程中，人对水面的位移是船对水面位移的9倍D．人在船上走动过程中，人的动能是船的动能的8倍3．(多选)采取下列措施有利于增大喷气式飞机的飞行速度的是（）A．使喷出的气体速度更大B．使喷出的气体温度更高C．使喷出的气体质量更大D．使喷出的气体密度更小4．(多选)一人从泊在码头边的船上往岸上跳，若该船的缆绳并没拴在码头上，则下列说法中正确的有（）A．船越轻小，人越难跳上岸B．人跳跃时相对船速度大于相对地速度C．船越重越大，人越难跳上岸D．人跳时相对船速度等于相对地速度——★ 参 考 答 案 ★——知识梳理知识点1. 1． 内力 相反 2．（1）内力 （2）动量守恒定律练一练1 1．× 2．√3．[解析]因为冰面光滑，无法行走和滚动，由动量守恒定律知，只有脱去外衣抛向岸的反方向，获得反冲速度才能到达岸边.D 正确.[答案]D知识点2：反冲 反冲 相等 相反 练一练2 1．× 2．√3．[解析]由动量守恒定律有m v 0＝(M －m )v ，可得火箭获得的速率为v ＝m M －m v 0，D 正确.[答案]D 典例分析典例1.[解析]根据水和小车组成的系统动量守恒，原来系统动量为零，由0＝m 水v 水＋m 车v 车知，小车的运动方向与水的运动方向相反，故水应向后喷出，选项B 正确.[答案]B典例2. [解析]选人和船组成的系统为研究对象，由于在人从船头走到船尾的过程中，系统动量守恒，人起步前系统的总动量为0.当人加速前进时，船加速后退，人停下时，船也停下来.设某一时刻人的速度为v m ，船的速度为v M ，根据动量守恒定律有：m v m －M v M ＝0，即v m v M ＝Mm因为在人从船头走到船尾的整个过程中，每一时刻系统都满足动量守恒定律，所以每一时刻人的速度与船的速度之比都与它们的质量之比成反比，从而可以判断，在人从船头走到船尾的过程中，人的位移x m 与船的位移x M 之比，也应与它们质量之比成反比，即x m x M ＝Mm由题图可以看出x m ＋x M ＝L以上各式联立可得：x m ＝M M ＋m L ，x M ＝mM ＋m L .[答案]m M ＋m L MM ＋mL 对点训练1．[解析]选项A 、C 、D 中，三者都是自身的一部分向一方向运动，而剩余部分向反方向运动，而直升机是靠外界空气的反作用力作为动力，所以A 、C 、D 对，B 错.[答案]ACD2．[解析]人船系统动量守恒，总动量始终为零，因此人、船动量等大，速度与质量成反比，A错误；人“突然停止走动”是指人和船相对静止，设这时人、船的速度为v，则(M＋m)v＝0,所以v＝0，说明船的速度立即变为零，B错误；人和船系统动量守恒，速度和质量成反比，因此人的位移是船的位移的8倍，C错误；动能、动量关系E k＝p22m∝1m，人在船上走动过程中人的动能是船的动能的8倍，D正确.[答案]D3．[解析]把喷气式飞机和喷出的气体看成系统，设原来总质量为M，喷出的气体质量为m，速度是v，剩余质量(M－m)的速度为v′，规定飞机的速度方向为正方向，由动量守恒得m v－(M－m)v′＝0，v′＝m vM－m.故A、C正确.[答案]AC4．[解析]人尽力往岸上跳时，人做的功是确定的，且全部转化成了人与船的动能.设船的质量为m1，人的质量为m2，跳后人与船的动量大小均为p，则E k人＝p22m2，E k船＝p22m1,因E k人＋E k船为定值，故m1越小，p越小，故A对；人、船相对运动，因此说人跳跃时相对船速度大于相对地速度，故B 正确.[答案]AB。

16.5 反冲运动火箭学习目标1. 经历实验探究，认识生活中的反冲运动。

2. 用动量守恒定律解释反冲运动，进一步提高运用动量守恒定律分析、解决实际问题的能力。

3. 知道火箭的工作原理和主要用途，了解我国航天、导弹事业的发展。

自主预习1.反冲（1）根据动量守恒定律知，如果一个静止的物体在_________的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向_________的方向运动，这种现象叫作反冲。

（2）举出几个生活中反冲现象的例子：_________、____________、“冲天炮”、喷气式飞机等。

（3）反冲运动的应用及防止应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出的，一边喷水，一边_________.防止：用步枪射击时，由于枪身向后发生反冲会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在_________，以减小反冲运动的影响。

2. 火箭（1）火箭和喷气式飞机的飞行应用了_________原理，它们都是靠向后喷出高速气流的_________作用而获得巨大的速度的。

（2）火箭喷出的燃气的速度越大、火箭喷出的物质的质量与火箭本身的质量之比越大，火箭获得的速度_________。

为了能使火箭达到发射卫星所需要的速度，苏联科学家奥尔科夫斯基提出了_________的概念。

（3）我国自行研制的火箭于1964年首次升空; 我国于1970 年成功发射第一颗人造卫星。

重难点探究主题1：反冲情景：如图所示，用薄铝箔卷成一个细管，一端封闭，另一端留一个很细的口，内装有从火柴头上刮下的药粉，把细管放在支架上，用火柴或其他办法给细管加热，当管内药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反的方向飞去。

问题：为什么燃气和细管的运动方向会相反?主题2：火箭情景：“长征五号”是中国研制的新一代无毒、无污染、高性能、低成本和大推力的重型运载火箭系列，在“长征五号”大型运载火箭和海南文昌航天发射基地问世后，中国航天将具备将1. 2吨至25吨的有效载荷送入近地轨道，1. 8吨至14吨的有效载荷送入地球同步转移轨道的能力，推动中国空间应用产业、载入航天技术和天文科学的发展，也必将大大提高中国在国际航天发射市场上的竞争能力。

16.5 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。

[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。

16.5 反冲运动火箭[学习目标]1.了解反冲运动的动量守恒2.明确反冲运动问题的处理方法，巩固前面所学知识3.了解反冲运动在航天航空中的应用[知识导图][课前预习]知识点1反冲运动1．定义一个静止的物体在的作用下分裂为两部分，一部分向某一方向运动，另一部分必然向方向运动的现象。

2．特点(1)物体的不同部分在作用下向相反方向运动。

(2)反向运动中，相互作用力一般较大，通常可以用来处理。

3．反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边。

(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的，所以用步枪射击时要把枪身抵在，以减少反冲的影响。

知识点2火箭1．火箭现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得向前推进的飞行器。

2．火箭的工作原理当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的，根据动量守恒定律，火箭获得大小相等、方向相反的，因而发生连续的现象，随着推进剂的消耗，火箭的质量逐渐减小，加速度不断增大，当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。

3．影响火箭速度大小的因素(1)喷气速度：现代火箭的喷气速度约为2.5km/s ，提高到3～4km/s 需很高的技术水平。

(2)质量比：火箭时的质量与火箭除燃料外的质量之比，现代火箭能达到的质量比不超过10。

4．现代火箭的主要用途利用火箭作为工具，例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等。

基础小题自测 1．判断(1)反冲运动中动量守恒。

()(2)农田、园林的喷灌装置的原理是反冲运动。

()(3)反冲运动实际上是相互作用物体之间的一对平衡力产生的效果。

() (4)现代火箭是利用火箭和空气间的作用力而升空的。

() (5)用多级火箭发射卫星可以获得所需的速度。

()2.将静置在地面上、质量为M (含燃料)的火箭模型点火升空，火箭在极短时间内以相对地面的速度v 0竖直向下喷出质量为m 的炽热气体。

第5节反冲运动__火箭1．一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这个现象叫反冲。

2．喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理。

3．日常生活中，有时要应用反冲，有时要防止反冲，如农田、园林的喷灌利用了水的反冲，用枪射击时，要防止枪身的反冲。

一、反冲运动1．定义一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某一个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动的现象。

2．特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。

(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理。

3．反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转。

(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。

二、火箭1．工作原理：利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出，使火箭获得巨大速度。

2．影响火箭获得速度大小的两个因素：(1)喷气速度：现代火箭的喷气速度为2 000～4 000 m/s。

(2)质量比：火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比。

喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大。

3．现代火箭的主要用途：利用火箭作为运载工具，如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等。

1．自主思考——判一判(1)反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果。

(√)(2)只有系统合外力为零的反冲运动才能用动量守恒定律来分析。

(×)(3)反冲运动的原理既适用于宏观物体，也适用于微观粒子。

(√)(4)火箭应用了反冲的原理。

(√)2．合作探究——议一议(1)反冲运动过程中，动量守恒吗？为什么？提示：守恒。

因为反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受的合外力不为零，但由于系统内力远远大于外力，所以系统的总动量是守恒的。

编号：gswhwlxx3-5---42文化高中高二物理选修3-5第十六章动量守恒定律16．5 反冲运动火箭编制人姓名班级小组【学习目标】1．进一步巩固动量守恒定律2．知道反冲运动和火箭的工作原理，了解反冲运动的应用3．了解航天技术的发展和应用【重点难点】运用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质一、反冲运动【自主学习】看课本P22，知道以下基本知识：1、反冲运动一个静止的物体在_________的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另外一个部分必然向__________方向运动，这个现象叫反冲运动。

2.特点（1）物体的不同部分在________作用下向相反方向运动（2）在反冲运动中，系统的合外力一般不为零；但内力远大于外力，可认为反冲运动中系统动量是守恒的。

3.反冲现象的应用和防止（1）应用：反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转，从而带动发电机发电。

喷气式飞机和火箭的飞行是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度，等等。

(2)避免有害的反冲运动射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，这就会影响射击准确性等。

所以用步枪射击时要把枪身抵在______,以减少反冲的影响。

二、火箭1．发射火箭的原理火箭是利用了反冲原理，发射火箭时，尾管中喷射出的高速气体有动量，根据动量守恒定律，火箭就获得向上的动量，从而向上飞去。

【思考与讨论】质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。

由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止状态。

这个人手中拿着一个质量为Δm的小物体。

现在他以相对与飞船为u的速度把小物体抛出。

1.小物体的动量改变量是多少？2.人的动量改变量是多少？3.人的速度该变量是多少？2、影响火箭获得速度大小的因素：（1）____________；（2）质量比（火箭______的质量与火箭____________质量之比）；（3）______越大，______越大，火箭最终获得的速度就越大。

16.5 反冲运动 火箭（一）引入新课教师：用实验方法引入新课：演示实验1：老师当众吹一个气球，然后，让气球开口向自己放手，看到气球直向学生飞去，人为制造一点“惊险气氛”，活跃课堂氛围.演示实验2：用薄铝箔卷成一个细管，一端封闭，另一端留一个很细的口，内装由火柴头上刮下的药粉，把细管放在支架上，用火柴或其他办法给细管加热，当管内药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反的方向飞去.启发、引导，学生讨论、交演示实验3：把弯管装在可以旋转的盛水容器的下部，当水从弯管流出时，容器就旋转起来.提问：实验1、2中，气球、细管为什么会向后退呢？实验3中，细管为什么会旋转起来呢？看起来很小的几个实验，其中包含了很多现代科技的基本原理：如火箭的发射，人造卫星的上天，大炮发射等.应该如何去解释这些现象呢？这节课我们就学习有关此类的问题.（二）进行新课一、反冲运动1、反冲运动一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另外一个部分必然向相反方向运动，这个现象叫反冲运动.（1）分析：细管为什么会向后退？教师：引导学生自学书本，展开讨论，得出结论：当气体从管内喷出时,它具有动量,由动量守恒定律可知,细管会向相反方向运动.（2）分析：反击式水轮机的工作原理：当水从弯管的喷嘴喷出时，弯管因反冲而旋转，这是利用反冲来造福人类，象这样的情况还很多.2．反冲运动遵循的规律反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受的合外力不为零，但由于系统内力远远大于外力，所以系统的总动量是守恒的.3．反冲运动的应用实例（1）利用有益的反冲运动反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转，从而带动发电机发电.喷气式飞机是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度，等等.（2）避免有害的反冲运动射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，这就会影响射击准确性等.学生：交流，举例，并说明其工作原理.如：喷气式飞机、我国人民引以为荣的运载火箭等.例1：一个静止的质量为M的不稳定原子核，放射出一个质量为m 的粒子，（1）粒子离开原子核时速度为v0，则原子核剩余部分的速率等于.（2）粒子离开原子核时相对原子核的速度为v0，则原子核剩余部分的速率等于.解析：由于放射过程极短，放射过程中其他外力的冲量均可不计，整个原子核系统动量守恒.（1）设剩余部分对地的反冲速度为v′,由于原子核原来静止，故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小，即有m v0=(M—m)v′，解得;v′= m v0/(M—m)（2）设剩余部分对地的反冲速度为v′，则粒子的对地速率为v=v0—v′.由于原子核原来静止，故后来粒子的动量大小等于剩余部分的动量大小，即有m(v0—v′)=(M—m)v′，所以v′=m v0/M即剩余部分速率为m v0/M.火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B.本题考查了火箭的工作原理，要注意与火箭发生相互作用的是火箭喷出的燃气，而不是外界的空气.而与带螺旋桨的直升机发生相互作用的才是空气，应注意两者的区别.二、火箭教师：指导学生看书，对照书上“三级火箭”图，介绍火箭的基本构造和工作原理.1．发射火箭的原理火箭是利用了反冲原理，发射火箭时，尾管中喷射出的高速气体有动量，根据动量守恒定律，火箭就获得向上的动量，从而向上飞去.即m Δv +Δmu =0 解得：mum∆∆=-v 2．决定火箭性能的参数 根据mum∆∆=-v 可知，火箭性能晌参数与喷气速度u 和火箭质量比mm∆有关，一般u 在2000~4000m/s ，质量之比小于10. 3．用多级火箭发射卫星获得所需速度目前多级火箭一般都是三组火箭.因为三组火箭能达到目前发射人造卫星的需求，又因级数越多，结构越复杂，并难以控制，因此降低了性能的可靠性，难以达到预期的目的.播放课前准备的有关卫星发射、“和平号”空间站、“探路者”号火星探测器以及我国“神舟号”飞船等电视录像，使学生不仅了解航天技术的发展和宇宙航行的知识，而且要学生知道，我国的航天技术已经跨入了世界先进行列，激发学生的爱国热情.教师：在此基础上，指导学生阅读课后阅读材料——《航天技术的发展和宇宙航行》.例2：运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是( )A．燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭B．火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭解析：火箭的工作原理是利用反冲运动，是火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确答案为选项B.答案：B（三）课堂小结教师活动：让学生概括总结本节的内容.请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容.学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方.解释章鱼游泳时应用什么物理原理？点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力.教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架.（四）作业：课后习题。

选修3-5 16.5《反冲运动火箭》教学设计【教学目标】一、知识与技能1. 知道什么是反冲运动。

2. 能够用动量守恒定律解释反冲运动并进行简单计算。

3. 了解火箭的工作原理二、过程与方法观察反冲现象，寻找它们之间的共同规律，通过这个过程培养学生观察、分析、猜测、归纳等能力。

三、情感态度与价值观体会物理知识来源于生活，又广泛应用于实践的特点；体验学习、探究过程中的喜悦。

【教学重点】1. 能够判断某一运动是否为反冲运动。

2. 能够用动量守恒定律对反冲运动进行解释。

【教学难点】用动量守恒定律对反冲运动进行定量计算。

【教学方法】多媒体辅助，教师启发引导，学生实验探究。

【教学用具】实验器材：气球铝箔纸火柴支架有关反冲运动的图片、视频、flash动画等。

【教学过程】（1）引入新课：通过两个有关反冲运动的实验，激发学生兴趣，启发学生思考反冲运动中物体间相互作用方式的特点。

（2）提问学生：什么反冲运动呢？学生思考、猜测、讨论、交流……（3）教师归纳，得出反冲运动的定义。

（4）提问学生：同学们还能举出其他一些反冲运动的例子吗？学生思考、猜测、讨论、交流……（5）教师总结，通过图片、视频、flash动画等多媒体信息化手段给出1.火箭发射2.鹦鹉螺章鱼乌贼游泳3.喷灌装置4.射击瞬间等几个反冲运动的例子并进行简单分析，适当介绍生物、航天、枪械等方面的知识，激发学生兴趣，拓宽学生的知识面。

（6）重点以火箭为例，应用动量守恒定律计算火箭的速度。

（7）讨论火箭的速度跟哪两个因素有关，提问学生思考如何提高火箭的速度。

（8）介绍有关提高火箭速度的两种方法及各自的特点和局限性，简单介绍多级火箭的理论。

简单介绍国外的常用火箭及重点介绍我国的长征系列火箭（火箭级数），激发学生对科技的兴趣和民族自豪感。

（9）本课总结（10）课后作业【教学反思】1.观察、收集学生在课堂上的各种反馈（感兴趣程度、注意力集中程度、思考、回答问题的积极性、学习探究活动的参与积极性等），分析归纳其中的共性问题，予以改进。

5反冲运动火箭记一记反冲运动火箭知识体系一个物理概念——反冲运动一种科学思维——动量守恒定律在人船模型中的应用一个实际应用——火箭辨一辨1.农田、园林的喷灌装置利用了反冲的原理．(√)2．火箭点火后离开地面加速向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果．(×)3．在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行．(√)4．火箭获得的速度仅与喷气的速度有关．(×)想一想1.假如在月球上建一飞机场，应配置喷气式飞机还是螺旋桨飞机呢？提示：应配置喷气式飞机．喷气式飞机利用反冲运动原理，可以在真空中飞行，而螺旋桨飞机是靠转动的螺旋桨与空气的相互作用力飞行的，不能在真空中飞行．2．“人船模型”问题为什么不能以“船”为参考系．提示：“人船模型”中的“船”一般先加速后减速，不是惯性参考系，而动量守恒定律中，各物体的动量必须是相对于同一惯性系．3．“人船模型”问题中“人”启动时和“人”停止时，“船”的受力情况如何？提示：人启动时，船受到人给它的与人运动方向相反的力，所以船向人的反方向运动，人停止时，船受到人给它的制动力，所以停止运动．思考感悟：练一练1.一航天探测器完成对月球的探测后，离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一定倾角的直线飞行，先加速运动后匀速运动．探测器通过喷气而获得动力，以下关于喷气方向的说法正确的是()A．探测器加速运动时，向后喷射B．探测器加速运动时，竖直向下喷射C．探测器匀速运动时，竖直向下喷射D．探测器匀速运动时，不需要喷射解析：航天探测器通过反冲运动获得动力，可以根据探测器的运动状态结合牛顿第二定律判断合力的情况，由喷气方向可以判断推动力的方向．航天探测器做加速直线运动时，合力应当与运动方向相同，喷气方向应当是向下偏后方向喷射；探测器做匀速直线运动时，合力为零，由于受到月球的万有引力的作用，探测器必然要朝竖直向下的方向喷射，来平衡万有引力，不可能不喷气．故只有选项C正确．答案：C2.如图所示，自行火炮连同炮弹的总质量为m0，当炮筒水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮的速度变为v2，仍向右行驶，则炮弹相对炮筒的发射速度v0为()A.m(v1－v2)＋m v2m B.m0(v1－v2)mC.m(v1－v2)＋2m v2m D.m0(v1－v2)－m(v1－v2)m解析：自行火炮水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒．设向右为正方向，发射前总动量为m0v1，发射后系统的动量之和为(m0－m)v2＋m(v0＋v2)，则由动量守恒定律可知m 0v 1＝(m 0－m )v 2＋m (v 0＋v 2)解得v 0＝m 0(v 1－v 2)m. 答案：B3．光滑水平面上停有一平板小车，质量为M ，小车上站有质量均为m 的两个人，由于两人朝同一水平方向跳离小车，从而使小车获得一定的速度，则下列说法正确的是( )A ．两人同时以2 m/s 的速度(相对地面)跳离车比先后以2 m/s 的速度(相对地面)跳离车使小车获得的速度要大些B ．上述A 项中，应该是两人一先一后跳离时，小车获得的速度大C ．上述A 项中的结论应该是两种跳离方式使小车获得的速度一样大D ．上述A 项中两种跳离方式使小车获得的速度不相等，但无法比较哪种跳法速度大解析：由于小车和两人所组成的系统动量守恒，两人无论是同时跳离小车或是不同时跳离小车，跳离后两人都有相同的动量，所以无论两个人如何跳离小车，小车最后的动量都一样，即两种跳法，使小车获得的动量相等，所以两种跳离方式使小车获得的速度相同，故正确选项为C.答案：C4.如图所示，质量为m 0的小车静止在光滑的水平地面上，车上装有半径为R 的半圆形光滑轨道，现将质量为m 的小球在轨道的边缘由静止释放，当小球滑至半圆轨道的最低位置时，小车移动的距离为多少？小球的速度大小为多少？解析：以车和小球组成的系统在水平方向总动量为零且守 恒．当小球滑至最低处时车和小球相对位移是R ，利用“人船模型”可得小车移动距离为m m 0＋mR .设此时小车速度大小为v 1，小球速度大小为v 2，由动量守恒有m 0v 1＝m v 2，由能量守恒有mgR＝12m 0v 21＋12m v 22，解得v 2＝2m 0gR m 0＋m. 答案：m m 0＋m R 2m 0gR m 0＋m要点一 对反冲运动的理解1.[2019·广东联考]将静置在地面上，质量为M (含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v 0竖直向下喷出质量为m 的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是( )A.m M v 0B.M m v 0C.M M －m v 0D.m M －mv 0 解析：火箭模型在极短时间点火，设火箭模型获得速度为v ，据动量守恒定律有0＝(M －m )v －m v 0，得v ＝m M －mv 0，故选D. 答案：D2．(多选)采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度( )A ．使喷出的气体速度增大B ．使喷出的气体温度更高C ．使喷出的气体质量更大D ．使喷出的气体密度更小解析：设火箭的初动量为p ，原来的总质量为M ，喷出的气体质量为m ，速度大小是v ，剩余的质量(M －m )的速度大小是v ′，由动量守恒得出：p ＝(M －m )v ′－m v ，得：v ′＝p ＋m v M －m，由上式可知：m 越大，v 越大，v ′越大．答案：AC3．[2019·金华检测]“爆竹声中一岁除，春风送暖入屠苏”，爆竹声响是辞旧迎新的标志，是喜庆心情的流露．有一个质量为3m 的爆竹斜向上抛出，到达最高点时速度大小为v 0、方向水平向东，在最高点爆炸成质量不等的两块，其中一块质量为2m ，速度大小为v，方向水平向东，则另一块的速度是()A．3v0－v B．2v0－3vC．3v0－2v D．2v0＋v解析：在最高点水平方向动量守恒，由动量守恒定律可知，3m v0＝2m v＋m v′，可得另一块的速度为v′＝3v0－2v，故C正确．答案：C4.小车静置在光滑水平面上，站在车上的人练习打靶，人站在车的一端，靶固定在车的另一端，枪离靶的距离为d，如图所示．已知车、人、靶和枪的总质量为M(不包括子弹)，每发子弹质量为m，共n发，每发子弹击中靶后，就留在靶内，且待前一发击中靶后，再打下一发．打完n发后，小车移动的距离为多少？解析：由题意知系统动量守恒，前一发击中靶后，再打下一发，说明发射后一发子弹时，车已经停止运动．每发射一发子弹，车后退一段距离．每发射一发子弹时，子弹动量为m v，由动量守恒定律有：0＝m v－[M＋(n－1)m]Vm v＝[M＋(n－1)m]V设每发射一发子弹车后退x，则子弹相对于地面运动的距离是(d－x)，由动量守恒定律有：m(d－xt)＝[M＋(n－1)m]xt解得：x＝mdM＋nm，则打完n发后车共后退s＝nmdM＋nm.答案：nmd M＋nm要点二人船模型5.[2019·安徽期中]质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人，共同静止在距地面为h的高空中．现从气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳能安全滑到地面，则软绳至少有多长()A.mh M ＋mB.Mh M ＋mC.(M ＋m )h mD.(M ＋m )h M 解析：如图所示，设绳长为L ，人沿软绳滑至地面的时间为t ，由图可知，L ＝x 人＋x 球．设人下滑的平均速度为v 人，气球上升的平均速度为v 球，由动量守恒定律得：0＝M v 球－m v 人，即0＝M (x 球t )－m (x 人t )，0＝Mx 球－mx 人，又有x 人＋x 球＝L ，x 人＝h ，解以上各式得：L ＝M ＋m M h .故D 正确．答案：D 6．[2019·广东期中]人的质量m ＝60 kg ，船的质量M ＝240 kg ，若船用缆绳固定，船离岸1.5 m 时，人可以跃上岸．若撤去缆绳，如图所示，人要安全跃上岸，船离岸至多为(不计水的阻力，两次人消耗的能量相等)( )A ．1.5 mB ．1.2 mC ．1.34 mD ．1.1 m解析：船用缆绳固定时，设人起跳的速度为v 0，则x 0＝v 0t .撤去缆绳，由动量守恒0＝m v 1－M v 2，两次人消耗的能量相等，即动能不变，12m v 20＝12m v 21＋12M v 22，解得v 1＝M M ＋mv 0.故x 1＝v 1t ＝M M ＋mx 0≈1.34 m ，C 正确． 答案：C7．[山东高考题]如图所示，甲、乙两船的总质量(包括船、人和货物)分别为10m、12m，两船沿同一直线同一方向运动，速度分别为2v0、v0.为避免两船相撞，乙船上的人将一质量为m的货物沿水平方向抛向甲船，甲船上的人将货物接住，求抛出货物的最小速度．(不计水的阻力)解析：要使两船不相撞，则甲船上的人接到货物后，甲船的速度应小于或等于乙船抛出货物后的速度．设乙船上的人抛出货物的最小速度大小为v min，抛出货物后乙船的速度为v1，甲船上的人接到货物后甲船的速度为v2，由动量守恒定律得12m v0＝11m v1－m v min,10m×2v0－m v min＝11m v2为使两船恰不相撞应满足v1＝v2联立以上三式解得v min＝4v0.答案：4v08．如图所示，质量为m的玩具蛙蹲在质量为M的小车上的细杆顶端，小车与地面的接触光滑，车长为l，细杆高h，直立于小车的中点，求玩具蛙至少以多大的对地水平速度跳出才能落到地面上？解析：将玩具蛙和小车作为系统，玩具蛙在跳离车的过程中，系统水平方向的总动量守恒，玩具蛙离开杆后，做平抛运动，小车向后做匀速直线运动，在玩具蛙下降高度h的过程中，小车通过的距离与玩具蛙在水平方向通过的距离之和等于l2时，玩具蛙恰能落到地面上．玩具蛙跳离杆时：M v M＝m v m玩具蛙的运动时间为t，则：h＝12gt2根据题意：v m t＋v M t＝l 2解得：v m＝Ml2(M＋m)g2h.答案：Ml2(M＋m)g2h9．[宁夏高考题]两个质量分别为M1和M2的劈A和B，高度相同，放在光滑水平面上．A和B的倾斜面都是光滑曲面、曲面下端与水平面相切，如图所示．一质量为m的物块位于劈A的倾斜面上，距水平面的高度为h.物块从静止开始下滑，然后又滑上劈B.求物块在B上能够达到的最大高度．解析：设物块到达劈A的底端时，物块和A的速度大小分别为v和v A，由机械能守恒定律和动量守恒定律得mgh＝12m v 2＋12M1v2A①M1v A＝m v②设物块在劈B上达到的最大高度为h′，此时物块和B的共同速度大小为v′，物块和劈B在水平方向上动量守恒，由机械能守恒定律和动量守恒定律得mgh′＋12(M2＋m)v′2＝12m v2③m v＝(M2＋m)v′④联立①②③④式得h′＝M1M2h (M1＋m)(M2＋m)答案：M1M2h (M1＋m)(M2＋m)基础达标1.装有炮弹的大炮总质量为M，炮弹的质量为m，炮筒水平放置，炮弹水平射出时相对炮口的速度为v0，则炮车后退的速度大小为()A.mMv0 B.m v0M＋mC.m v0M－mD．v0解析：设炮车后退速度大小为v1，则炮弹对地的水平速度大小为(v0－v1)，根据动量守恒定律，0＝(M－m)v1－m(v0－v1)，所以v1＝mMv0.故正确答案为A.答案：A2．[2019·辽宁检测]质量为m的人站在质量为M、长为L的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边(忽略水的阻力如图所示)．当他向左走到船的左端时，船左端离岸的距离是()A．L B.L M＋mC.MLM＋mD.mLM＋m解析：人和船组成的系统动量守恒，运动时间相同，m v1＝M v2，所以m v1t＝M v2t，即mx1＝Mx2，且有x1＋x2＝L，解得x2＝mLM＋m，选项D正确．答案：D3．一辆小车置于光滑水平桌面上，车左端固定一水平弹簧枪，右端安一网兜．若从弹簧枪中发射一粒弹丸，恰好落在网兜内，结果小车将(空气阻力不计)()A．向左移动一段距离停下B．在原位置不动C．向右移动一段距离停下D．一直向左移动解析：小车静止置于光滑水平面上，初动量为零，且所受合外力为零，系统的动量守恒，所以系统的总动量一直为零．弹丸向右运动时，小车向左运动，弹丸落网停止后，小车也停止运动，选项A正确．答案：A4．[2019·江苏期中]下列图片所描述的事例或应用中，没有利用反冲运动原理的是()解析：喷灌装置是利用水流喷出时的反冲作用而运动的，章鱼在水中前行和转向利用了喷出的水的反冲作用，火箭发射是利用喷气的方式而获得动力的，利用了反冲运动，故A、B、C不符合题意；码头边轮胎的作用是延长碰撞时间，从而减小作用力，没有利用反冲作用，故D符合题意．答案：D5.如图所示，具有一定质量的小球A固定在轻杆一端，杆的另一端挂在小车支架的O点，用手将小球拉起使轻杆呈水平状态，在小车处于静止的情况下放手使小球摆下，在B处与固定在车上的油泥撞击后粘在一起，则此后小车的运动状态是(车位于光滑路面上)()A．向右运动B．向左运动C．静止不动D．无法判断解析：小车与小球构成的系统水平方向上总动量守恒，刚释放A球时，系统动量为零，当二者粘在一起时，其共同速度也必为零，故只有选项C正确．答案：C6.如图所示，表示质量为m0的密闭汽缸置于光滑水平面上，缸内有一隔板P，隔板右边是真空，隔板左边是质量为m的高压气体，若将隔板突然抽去，则汽缸的运动情况是()A．保持静止不动B．向左移动一定距离后恢复静止C．最终向左做匀速直线运动D．先向左移动，后向右移动回到原来位置解析：突然撤去隔板，气体向右运动，汽缸做反冲运动，当气体充满整个汽缸时，它们之间的作用结束，依动量守恒定律可知，开始时系统的总动量为零，结束时总动量必为零，气体和汽缸都将停止运动，故选项B正确．答案：B7.(多选)如图所示，小车AB放在光滑水平面上，A端固定一个轻弹簧，B端粘有油泥，AB总质量为m0，质量为m的木块C放在小车上，用细绳连接于小车的A端并使弹簧压缩，开始时小车AB和木块C都静止，当突然烧断细绳时，C被释放，使C离开弹簧向B端冲去，并跟B端油泥粘在一起，忽略一切摩擦，以下说法正确的是()A．弹簧伸长过程中C向右运动，同时AB也向右运动B．C与B碰前，C与AB的速率之比为m0mC．C与油泥粘在一起后，AB立即停止运动D．C与油泥粘在一起后，AB继续向右运动解析：弹簧向右推C，C向右运动，同时弹簧向左推A端，小车向左运动，选项A错误；因小车与木块组成的系统动量守恒，C与B碰前，有m v C＝m0v AB，得v C v AB＝m0m，选项B正确；C与B碰撞过程动量守恒，有m v C－m0v AB＝(m0＋m)v，知v＝0，故选项C正确，选项D错误．答案：BC8.(多选)在水面上停着质量为m0的小船的船头和船尾分别站着质量为m1的甲和质量为m2的乙，如图所示，当甲、乙交换位置后，若船长为L，不计水的阻力，下列说法正确的是()A．若m1>m2，船的位移大小为m1－m2m0＋m1＋m2L，向左B．若m1>m2，船的位移大小为m1－m2m0＋m1＋m2L，向右C．若m1＝m2，船的位移为零D．若m2>m1，船的位移大小为m2－m1m0＋m1＋m2L，向右解析：以人船模型分析，先让甲到乙的位置船向左位移大小x1＝m1m0＋m1＋m2L，乙到甲的位置船再向右位移大小x2＝m2m0＋m1＋m2L；若m1>m2，则x1>x2，船向左位移大小为Δx＝x1－x2＝m1－m2m0＋m1＋m2L，选项A正确，选项B错误；若m1<m2，则x1<x2，船向右位移大小为Δx＝x2－x1＝m2－m1m0＋m1＋m2L，选项D正确；若m1＝m2，则Δx＝0，选项C正确．答案：ACD9．[2019·湖北黄冈高三调研]“世界航天第一人”是明朝的万户，如图所示，他把47个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝，设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆，假设万户及其所携设备(火箭、椅子、风筝等)的总质量为M，点燃火箭后在极短的时间内，质量为m的燃气相对地面以v0的速度竖直向下喷出，忽略空气阻力的影响，重力加速度为g，下列说法正确的是()A．火箭的推力来源于空气对它的反作用力B．在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为m v0M－m C．喷出燃气后，万户及其所携设备能上升的最大高度为m2v20g(M－m)2D．在火箭喷气过程中，万户及其所携设备的机械能守恒解析：火箭的推力来源于燃气对它的反作用力，选项A错误；以竖直向下为正方向，根据动量守恒定律有0＝m v0－(M－m)v，解得在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小为v＝m v0M－m，选项B正确；喷出燃气后，万户及其所携设备做竖直上抛运动，动能转化为重力势能，有12(M－m)v2＝(M－m)gh，解得万户及其所携设备能上升的最大高度为h＝m2v202g(M－m)2，选项C错误；在火箭喷气过程中，万户及其所携设备的机械能增加，燃料燃烧，将一部分化学能转化为万户及其所携设备的机械能，选项D错误．答案：B能力达标10.某学习小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化气瓶固定在质量为m2的小玩具船上，利用液化气瓶向外喷射气体作为船的动力．现在整个装置静止放在平静的水面上，已知打开瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在Δt的时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，则喷射出质量为Δm的气体后，小船的速度是多少？解析：由动量守恒定律得：(m1＋m2－Δm)v船－Δm v1＝0得：v船＝Δm v1m1＋m2－Δm答案：Δm v1m1＋m2－Δm11．课外科技小组制作一只“水火箭”，用压缩空气压出水流使火箭运动．假如喷出的水流流量保持为2×10－4 m3/s，喷出速度保持为对地10 m/s.启动前火箭总质量为1.4 kg，则启动2 s末火箭的速度可以达到多少？已知火箭沿水平轨道运动阻力不计，水的密度是1.0×103 kg/m3.解析：“水火箭”喷出水流做反冲运动．设火箭原来总质量为M，喷出水流的流量为Q，水的密度为ρ，水流的喷出速度为v，火箭的反冲速度为v ′，由动量守恒定律得0＝(M －ρQt )v ′＝ρQt v代入数据解得火箭启动后2 s 末的速度为v ′＝ρQt v M －ρQt ＝103×2×10－4×2×101.4－103×2×10－4×2m/s ＝4 m/s. 答案：4 m/s12．[2019·河南郑州二模]如图甲所示，半径为R ＝0.8 m 的四分之一光滑圆弧轨道固定在竖直平面内，A 为轨道最高点，和圆心等高；B 为轨道最低点．在光滑水平地面上紧挨B 点有一静止的平板车，其质量M ＝3 kg ，车足够长，车的上表面与B 点等高，平板车上表面涂有一种特殊材料，物块在上面滑动时，动摩擦因数随物块相对小车左端位移的变化图象如图乙所示．物块(可视为质点)从圆弧轨道最高点A 由静止释放，其质量m ＝1 kg ，g 取10 m/s 2.(1)求物块滑到B 点时对轨道压力的大小；(2)物块相对小车静止时距小车左端多远？解析：(1)物块从A 点滑到B 点的过程中，由机械能守恒定律有mgR ＝12m v 2B代入数据解得v B ＝4 m/s在B 点，由牛顿第二定律得F N －mg ＝m v 2B R ，解得轨道对物块的支持力大小F N ＝30 N由牛顿第三定律可知，物块滑到B 点时对轨道的压力大小F ′N ＝F N ＝30 N.(2)物块滑上小车后，由于水平地面光滑，物块与小车组成的系统所受合外力为零，二者相对静止时，由动量守恒定律得m v B ＝(m ＋M )v 代入数据解得v ＝1 m/s由物块和小车组成的系统能量守恒得，系统产生的热量Q ＝12m v 2B －12(m ＋M )v 2 解得Q ＝6 J由功能关系知Q ＝12μ1mgx 1＋μ1mg (x －x 1)将μ1＝0.4，x 1＝0.5 m 代入可解得x ＝1.75 m.答案：(1)30 N (2)1.75 m13．[2019·湖南长沙期中]如图所示，三个质量均为m 的滑块A 、B 、C ，间隔相等地静置于同一水平直轨道上．现给滑块A 向右的初速度v 0，一段时间后A 与B 发生碰撞，碰撞后A 、B 分别以18v 0、34v 0的速度向右运动，B 再与C 发生碰撞，碰撞后B 、C 粘在一起向右运动．滑块A 、B 与轨道间的动摩擦因数为同一恒定值．两次碰撞时间均极短．求B 、C 碰撞后瞬间共同速度的大小．解析：设A 与B 碰撞前A 的速度为v A ，由动量守恒定律得m v A ＝m ·18v 0＋m ·34v 0解得v A ＝78v 0设碰撞前A 克服轨道阻力所做的功为W A ，由动能定理得W A ＝12m v 20－12m v 2A ＝15128m v 20设B 与C 碰撞前B 的速度为v B ，B 克服轨道阻力所做的功为W B ，由动能定理得W B ＝12m (34v 0)2－12m v 2B根据题意可知W A ＝W B解得v B ＝218v 0设B 、C 碰撞后瞬间共同速度的大小为v ，由动量守恒定律得m v B ＝2m v可得v ＝v B 2＝2116v 0答案：2116v 014．[2018·全国卷Ⅰ]一质量为m 的烟花弹获得动能E 后，从地面竖直升空．当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E ，且均沿竖直方向运动．爆炸时间极短，重力加速度大小为g ，不计空气阻力和火药的质量．求：(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间；(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度． 解析：(1)设烟花弹上升的初速度为v 0，由题给条件有E ＝12m v 20①设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为t ，由运动学公式有0－v 0＝－gt ②联立①②式得t ＝1g 2E m ③(2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为h 1，由机械能守恒定律有 E ＝mgh 1④火药爆炸后，烟花弹上、下两部分均沿竖直方向运动，设爆炸后瞬间其速度分别为v 1和v 2.由题给条件和动量守恒定律有14m v 21＋14m v 22＝E ⑤12m v 1＋12m v 2＝0⑥由⑥式知，烟花弹两部分的速度方向相反，向上运动的部分做竖直上抛运动．设爆炸后烟花弹向上运动的部分继续上升的高度为h 2，由机械能守恒定律有14m v 21＝12mgh 2⑦联立④⑤⑥⑦式得，烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度为h ＝h 1＋h 2＝2E mg .答案：(1)1g 2E m (2)2E mg。

高中物理选修3-5教案：《反冲运动火箭》高中物理人教版选修3-5教案：《反冲运动火箭》作为一名辛苦耕耘的教育工作者，就不得不需要编写教案，借助教案可以更好地组织教学活动。

那么应当如何写教案呢？以下是小编收集整理的高中物理人教版选修3-5教案：《反冲运动火箭》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

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。

[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。

16．5 反冲运动火箭新课标要求1．内容标准（1）探究物体弹性碰撞的一些特点。

知道弹性碰撞和非弹性碰撞。

（2）通过实验，理解动量和动量守恒定律。

能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题。

知道动量守恒定律的普遍意义。

例1 火箭的发射利用了反冲现象。

例2 收集资料，了解中子是怎样发现的。

讨论动量守恒定律在其中的作用。

（3）通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。

2．活动建议制作“水火箭”。

新课程学习★新课标要求（一）知识与技能1．进一步巩固动量守恒定律2．知道反冲运动和火箭的工作原理，了解反冲运动的应用3．了解航天技术的发展和应用（二）过程与方法理解反冲运动的物理实质，能够运用动量守恒定律分析、解决有关反冲运动的问题。

（三）情感、态度与价值观培养学生动手动脑的能力，发掘学生探索新知识的潜能。

★教学重点运用动量守恒定律认识反冲运动的物理实质★教学难点动量守恒定律的应用．★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：铝箔纸，火柴和支架，反击式水轮机转轮的原理模型，礼花，有关航天发射、空间站等的录像带剪辑，投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课教师：用实验方法引入新课：〖演示实验1〗老师当众吹一个气球，然后，让气球开口向自己放手，看到气球直向学生飞去，人为制造一点“惊险气氛”，活跃课堂氛围。

〖演示实验2〗用薄铝箔卷成一个细管，一端封闭，另一端留一个很细的口，内装由火柴头上刮下的药粉，把细管放在支架上，用火柴或其他办法给细管加热，当管内药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反的方向飞去。

〖演示实验3〗把弯管装在可以旋转的盛水容器的下部，当水从弯管流出时，容器就旋转起来。

提问：实验1、2中，气球、细管为什么会向后退呢？实验3中，细管为什么会旋转起来呢？看起来很小的几个实验，其中包含了很多现代科技的基本原理：如火箭的发射，人造卫星的上天，大炮发射等。

应该如何去解释这些现象呢？这节课我们就学习有关此类的问题。