2021-2022高二物理人教版选修3-5学案：第十六章 5 反冲运动 Word版含答案

第十六章动量守恒定律第五节反冲运动火箭教案班别姓名学号一、自主预习（一）反冲1．反冲定义：当物体的一部分以必定的速度走开物体时，节余部分将做_____________ 的运动，这类现象叫反冲运动。

2．反冲中的动量守恒：物体间的互相作使劲是________，作用时间很 ___，作使劲很 ______，远远大于系统遇到的 __________ ，能够与动量守恒定律来办理。

3．反冲中的能量：因为有其余形式的能转变为_______，所以系统的 ___________________ 。

（二）爆炸1．爆炸中的动量守恒：物体间的互相作使劲是________，作用时间很 _____，作使劲很 ______，远远大于系统遇到的 __________ ，能够与动量守恒定律来办理。

．爆炸中的能量：因为有其余形式的能转变为_________，所以系统的________________。

23．爆炸后的运动状态：在空中沿水平方向运动的物体，假如爆炸后分裂成两块，前方一块做平抛运动时，后边一块可能做同向或反向的平抛运动，也可能做自由落体运动。

二、讲堂打破（一）爆炸和反冲1．爆炸的特色（1）动量守恒。

因为爆炸是在极短的时间内达成的，爆炸时物体间的互相作使劲远远大于系统遇到的外力，所以爆炸过程中，系统的总动量守恒。

（2）动能增添。

在爆炸过程中，因为其余形式的能量（如化学能）转变为动能，所以爆炸后系统的总动能增添。

（3）位移不变。

爆炸时间极短，因此作用过程中物体运动的位移很小，一般忽视不计，能够以为爆炸后物体仍旧从爆炸时的地点以新的动量开始运动。

2．反冲（1）现象。

物体的不一样部分在内力的作用下向相反的方向运动。

（2）特色。

一般状况下，物体间的互相作使劲（内力）较大，所以系统动量常常有以下几种状况：①动量守恒；②动量近似守恒；③某一方向动量守恒。

【例题 1】有一个以10 m/s 的速度飞翔的手榴弹炸成两块，这两块的质量m1=0.6 kg， m2=0.4 kg ，较大的一块炸裂后仍按原方向运动其速度增添到50 m/s。

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。

人教版高二物理选修3-5第十六章第五节《反冲运动火箭》学案含答案§16.5反冲运动火箭导学案【学习目标】（1）经历实验探究，认识反冲运动，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能力；(3)知道火箭的飞行原理和主要用途，了解我国的航空、航天事业的世巨大成就。

【自主学习】一、反冲1、一个静止的物体在____________的作用下分裂为两个部分，由动量守恒定律可知：一部分向某个方向运动，而另一部_______________运动，我们称为反冲。

此时动量守恒定律的表达式可表示为：_______________。

2、反冲现象在生活中有着广泛的应用，比如灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等，但我们也要____反冲现象存在着弊端，用枪射击时，子弹向前飞去，由于反冲现象枪身会________，从而影响射击的________。

二、火箭1、工作原理：火箭的飞行应用了_____的原理，火箭的燃料点燃后燃烧生成的高温燃气以很大【针对训练】1、一质量为M同学在几乎光滑的冰面上向外推出一个质量为m箱子（v为箱子的速度），由动量守恒定律可知，该同学后退的速度为：v'=_____v，显然_____越大， _____越大，该同学所获得的速度也就_____。

火箭就是利用此反冲原理制造的，但火箭的_____比一般都会小于_____，否则火箭结构的强度就成了问题，为了解决此问题采用了_____火箭的形式。

2．一人静止于完全光滑的水平冰面上．现欲离开冰面，下列可行的方祛是( )．A．向后踢腿 B．手臂向前甩 C．在冰面上滚动 D．脱下外衣水平抛出3．下列属于反冲运动的有 ( ) A．喷气式飞机的运动 B．火箭的远动C．直升机的运动 D．反击式水轮机的运动4、一只青蛙，蹲在置于水平地面上的长木板一端，并沿板的方向朝另一端跳，在下列情况下，青蛙一定不能跳过长木板的是（）A．木板的上表面光滑而底面粗糙 B．木板的上表面粗糙而底面光滑C．木板的上下表面都粗糙 D．木板的上下表面都光滑5、一个质量为M的平板车静止在光滑的水平面上，在平板车的车头与车尾站着甲、乙两人，质量分别为m1和m2，当两人相向而行时（）A.当m1> m2时，车子与甲运动方向一致 B. 当v1> v2时，车子与甲运动方向一致C. 当m1v1=m2v2时，车子静止不动 D. 当m1v1>m2v2时，车子运动方向与乙运动方向一致6．甲、乙两个溜冰者，两人质量分别为48kg和50kg．甲手里拿着质量为2kg的球，两人均以2m／s的速率在冰面上相向滑行，冰面光滑．甲将球传给乙，乙再将球抛给甲，这样抛接若干次后，乙的速率为零，则甲的速率为多少？7、在水平轨道上放置一门质量为M的炮车，发射炮弹的质量为m，炮车与地面间摩擦不计，当炮身与水平方向成θ角发射炮弹时，炮弹相对炮身的出口速度为v，试求炮车后退的速度多大？8、一质量为m的人站在停靠岸边的小船上、小船质量为M，现在：（1）人以对地的水平速度v跳上岸；（2）人以对地的速度斜向上跳上岸，v和水平方向成θ角；（3）人以对船的速度u 斜向上跳上岸，u 与水平方向成φ角；求上述三种情况下，人跳起后，小船后退的速度各是多大（不计水的阻力）？【自主学习】1、某种内力 分必然向相反的方向 11220()m v m v =+- 2、防止 向后反冲 准确性。

16.5反冲运动火箭[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＝m1v1′＋m2v2′。

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。

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＝m1v′1＋m2v′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反冲运动火箭导学案【学习目标】（1）经历实验探究，认识反冲运动，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能力；(3)知道火箭的飞行原理和主要用途，了解我国的航空、航天事业的世巨大成就。

【自主学习】一、反冲1、一个静止的物体在____________的作用下分裂为两个部分，由动量守恒定律可知：一部分向某个方向运动，而另一部_______________运动，我们称为反冲。

此时动量守恒定律的表达式可表示为：_______________。

2、反冲现象在生活中有着广泛的应用，比如灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等，但我们也要____反冲现象存在着弊端，用枪射击时，子弹向前飞去，由于反冲现象枪身会________，从而影响射击的________。

二、火箭1、工作原理：火箭的飞行应用了_____的原理，火箭的燃料点燃后燃烧生成的高温燃气以很大的速度______喷出，火箭由于反冲而向前运动。

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。

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。

【典型例题】一个连同装备总质量为M=100kg的宇航员在距离飞船x=45m处相对飞船处于静止状态。

他带有一个装有m0=0.5kg氧气的贮气筒，贮气筒上有一个可以使氧气以v=50m/s的速度喷出的喷嘴，宇航员必须向着飞船相反方向放出氧气，才能回到飞船。

同时还要保留一部分氧气供途中呼吸用，宇航员的耗氧率为Q=2.5×10-4kg/s。

不考虑喷出的氧气对设备及宇航员总质量的影响，如果在开始返回时瞬时喷出0.1kg氧气，宇航员能否安全返回飞船？【问题思考】1、总结反冲运动的特点有哪些？2、反冲运动中如果给的速度是相对速度应如何处理？【针对训练】1、一质量为M同学在几乎光滑的冰面上向外推出一个质量为m箱子（v为箱子的速度），由动量守恒定律可知，该同学后退的速度为：v'=_____v，显然_____越大， _____越大，该同学所获得的速度也就_____。

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．进一步稳固动量守恒定律2．知道反冲运动和火箭的工作原理，认识反冲运动的应用3．认识航天技术的发展和应用【要点难点】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，此外一个部分必定向 __________ 方向运动，这个现象叫反冲运动。

2.特色（1）物体的不一样部分在 ________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，可以为反冲运动中系统动量是守恒的。

3.反冲现象的应用和防备（1）应用：还击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮因为反冲而旋转，进而带动发电机发电。

喷气式飞机和火箭的飞翔是靠喷出的气流的反冲作用而获取巨大的速度，等等。

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

因此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，尾管中发射出的高速气体有动量，依据动量守恒定律，火箭就获取向上的动量，进而向上飞去。

【思虑与议论】质量为 m的人在远离职何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。

因为没有力的作用，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 m的小物体。

此刻他以相对与飞船为 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、影响火箭获取速度大小的要素：（1） ____________ ；（ 2）质量比（火箭 ______的质量与火箭 ____________ 质量之比）；（3） ______越大， ______越大，火箭最后获取的速度就越大。

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。

《反冲运动火箭》学案【温故知新】１、碰撞按动量的方向分为哪几种？按能量的关系分为哪几种？２、碰撞过程中的特点有哪些？【教学目标】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3、了解反冲运动的应用4、了解航天技术的发展和应用【教学重点、难点】反冲现象的原理，用动量守恒分析相关实例【教学过程】一、反冲运动〖演示实验1〗拿一个气球，给它充足气，然后松手，观察现象。

〖演示实验２〗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。

讨论：实验1中，气球、细管为什么会向后退呢？实验２中，细管为什么会旋转起来呢？○1分析：气球为什么会向后退？○2分析：细管为什么会旋转起来呢？③慨括一下上述运动的特点。

１、反冲运动：。

２、反冲运动遵循的规律：。

〖巩固练习〗1、射击运动员用枪射击时为什么用枪身挤住肩膀?２、礼花为什么会上天？二、火箭〖演示实验〗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，有什么现象产生？１、解释上面实验的现象。

２、观察课本上我国古代的火箭模型，介绍我国古代火箭的原理。

３、现代的火箭与古代火箭有什么相同和不同之处？４、看课本Ｐ页思考与讨论，回答提出的三个问题。

１９５、火箭在燃料燃尽时所能获得的最终速度与什么有关系呢？出示问题：火箭在时间△ｔ内喷射燃气的质量是△ｍ，喷出燃气的速度为ｕ，喷出燃气后火箭的质量为ｍ，计算火箭获得的速度△ｖ。

６、现代火箭为什么要采用多级结构？〖巩固练习〗课后练习：１、２、３、〖课堂小结〗。

教材习题点拨教材问题全解思考与讨论你知道章鱼、乌贼怎样游泳吗？它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快地运动。

章鱼能够调整自己的喷水口的方向，这样可以使得身体向任意方向前进。

你认为章鱼游泳时应用了什么物理原理？图16.5-1 章鱼解析：将乌贼或章鱼和吸入的水看做一个系统，收缩腹部，是用内力将水喷出，使身体受到一个反冲的力，反冲力的冲量改变了章鱼或乌贼的动量，使身体很快地运动。

利用的是动量守恒定律。

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的状态。

图16.5–6 人的速度改变量是多少？这个人手中拿一个质量为Δm 的小物体，现在他以相对于飞船为u 的速度把小物体抛出(图16.5–6)。

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．人的速度改变量多少？解析：以飞船为参考系，人和他抛出的小物体作为一个系统，抛出过程动量守恒，取u 的方向为正，小物体动量的改变量Δp ＝Δmu ；人的动量改变量Δp ′＝－Δmu ；人的速度改变量Δv ＝Δp ′/m ＝Δmu m。

教材习题全解1．一个连同装备共有100 kg 的宇航员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45 m 的位置与飞船处于相对静止的状态。

装备中有一个高压气源，能以50 m/s 的速度喷出气体，宇航员为了能在10 min 时间内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？解：喷气后，宇航员做匀速直线运动的速度为v 1＝Δx t ＝4510×60m/s ＝0.075 m/s 设喷气前总质量为m 1，喷气过程喷出的气体质量为m 2，取喷气后宇航员的速度方向为正方向，由动量守恒定律列方程，0＝(m 1－m 2)v 1＋m 2v 2解得m 2＝v 1v 1－v 2m 1＝0.075×1000.075－(－50)kg ＝0.15 kg 2．一架喷气式飞机，飞行速度是800 m/s ，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于800 m/s ，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。

5反冲运动火箭一、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．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．两位同学在公园里划船，租船的时间将到，他们把小船划向码头．当小船离码头大约1.5 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(右图)，她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？提示：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．二、火箭1．火箭的工作原理利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的速度．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)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．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大．2011年11月1日清晨5时58分10秒，中国“长征”二号F遥八运载火箭在酒泉卫星发射中心载人航天发射场点火发射，火箭将“神舟”八号飞船成功送入近地点200千米、远地点330千米的预定轨道．如图所示为“神舟”八号发射过程中的几个瞬间，图甲是火箭点火开始飞行的瞬间，图乙是助推器分离的瞬间，图丙是火箭一、二级分离的瞬间．现代使用的航天火箭几乎都分成几级．在使用时，总是让第一级火箭先燃烧，当燃尽了全部推进剂以后，就被丢弃并点燃第二级火箭……那么，为什么火箭要这样分级制造呢？分级会带来多大的好处呢？提示：分级火箭有利于提高火箭的最终速度．假设有两枚火箭，一枚是单级火箭，一枚是两级火箭．第一枚火箭的发射重量是 2 000千克，其中装有1 500千克的推进剂，则其质量比是4.根据速度公式可以算出，它的最终速度可以达到每秒3 470米．第二枚火箭由各重1 000千克的两级火箭组成，它们分别装有750千克的推进剂．表面看来后者的总重与推进剂的重量都与前者相同，但效果却显著不同．由于在使用时，第一级火箭在推进剂燃烧完以后可以把它整个抛弃，剩下第二级火箭单独前进．所以它的最后质量只有250千克，因此它的质量比是2 000250＝8，比第一枚火箭提高了一倍．计算表明，依靠第一级火箭的推力，可以达到1 175米/秒的速度，然后依靠第二级火箭，又可以进一步把速度提高到5 200米/秒，其速度比单级火箭整整快了近50%.考点一对反冲运动的理解1．反冲运动的特点及其遵循的规律(1)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，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)反冲运动中，以下三种情况均可应用动量守恒定律解决①系统不受外力或所受外力之和为零，满足动量守恒的条件，可以用动量守恒定律解决反冲运动问题．②系统虽然受到外力作用，但内力远远大于外力，外力可以忽略，也可以用动量守恒定律解决反冲运动问题．③系统虽然所受外力之和不为零，系统的动量并不守恒，但系统在某一方向上不受外力或外力在该方向上的分力之和为零，则系统的动量在该方向上的分量保持不变，可以在该方向上应用动量守恒定律．①内力的存在不会改变系统的动量，但内力做功往往会改变系统的总动能.②反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的总动能增加.反冲运动是作用力和反作用力都做正功的典型事例.2．分析反冲运动应注意的问题(1)速度的反向性问题对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反．在列动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度应取负值．(2)相对速度问题反冲运动的问题中，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对同一参考系的速度，通常为对地的速度．因此应先将相对速度转换成对地的速度后，再列动量守恒定律方程．(3)变质量问题在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究．【例1】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(相对地面)，设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次．求当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？本题考查反冲运动过程中的动量守恒，解题时应注意火箭动量的变化及动量的方向．【答案】 2 m/s【解析】法一：喷出气体的运动方向与火箭运动的方向相反，系统动量守恒．第一次气体喷出后，火箭速度为v1，有(M－m)v1－m v＝0，所以v1＝m vM－m；第二次气体喷出后，火箭速度为v2，有(M－2m)v2－m v＝(M－m)v1，所以v2＝2m vM－2m；第三次气体喷出后，火箭速度为v3，有(M－3m)v3－m v＝(M－2m)v2，所以v3＝3m vM－3m ＝3×0.2×1 000300－3×0.2m/s＝2 m/s.法二：选取整体为研究对象，运用动量守恒定律求解．设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出三次气体为研究对象，据动量守恒定律，得(M－3m)v3－3m v＝0，所以v3＝3m vM－3m＝2 m/s.总结提能(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，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象．注意反冲前、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，如果不是同一参考系要设法予以调整，一般情况要转换成对地的速度．(3)列方程时要注意初、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．将质量为1.00 kg的模型火箭点火升空，50 g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时间内喷出．在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为(喷出过程中重力和空气阻力可忽略)(A)A．30 kg·m/s B．5.7×102 kg·m/sC．6.0×102 kg·m/s D．6.3×102 kg·m/s解析：燃气从火箭喷口喷出的瞬间，火箭和燃气组成的系统动量守恒，设燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为p，根据动量守恒定律，可得p－m v0＝0，解得p＝m v0＝0.050 kg×600 m/s＝30 kg·m/s，选项A正确．考点二“人船模型”问题的处理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．处理“人船模型”问题的关键(1)利用动量守恒，确定两物体速度关系，再确定两物体通过的位移的关系．用动量守恒定律求位移的题目，大都是系统原来处于静止状态，然后系统内物体相互作用，此时动量守恒表达式经常写成m 1v 1－m 2v 2＝0的形式，式中v 1、v 2是m 1、m 2末状态时的瞬时速率．此种状态下动量守恒的过程中，任意时刻的系统总动量为零，因此任意时刻的瞬时速率v 1和v 2都与各物体的质量成反比，所以全过程的平均速率也与质量成反比，即有m 1v1－m 2v 2＝0.如果两物体相互作用时间为t ，在这段时间内两物体的位移大小分别为x 1和x 2，则有m 1x 1t －m 2x 2t ＝0，即m 1x 1－m 2x 2＝0.(2)解题时要画出各物体的位移关系草图，找出它们各自相对地面位移的关系．【例2】 有一只小船停在静水中，船上一人从船头走到船尾．如果人的质量m ＝60 kg ，船的质量M ＝120 kg ，船长为l ＝3 m ，则船在水中移动的距离是多少？水的阻力不计．【答案】 1 m【解析】 选人和船组成的系统为研究对象，由于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，人停下来，船也停下来．设人的平均速度为v 人，船的平均速度为v 船，根据动量守恒有m v 人－M v 船＝0设人的位移为x 人，船的位移为x 船，则m x 人t －M x 船t ＝0 而x 人＋x 船＝l 联立可得x 船＝m M ＋m l ＝60120＋60×3 m ＝1 m. 总结提能 “人船模型”的特点(1)“人”走“船”走，“人”停“船”停；(2)x人＝MM＋ml①，x船＝mM＋ml②，x人，x船的大小与人运动的时间和运动状态无关；(3)让①式比上②式得x人x船＝Mm，在系统满足动量守恒的方向上，人、船的位移与质量成反比．载人气球静止于高h的空中，气球的质量为M，人的质量为m，若人沿绳梯滑至地面，则绳梯至少为多长？答案：M＋m M h解析：画出气球和人的位移示意图→利用平均动量守恒定律求解气球和人原来静止在空中，说明系统所受合外力为零，故系统在人下滑过程中动量守恒，人着地时绳梯至少应接触地面，设绳梯长为L，人沿绳梯滑至地面，人的位移为x人，球的位移为x球，它们的位移状态图如图所示，由平均动量守恒有：0＝Mx球－mx人，又有x球＋x人＝L，x人＝h，故L＝M＋mM h.重难疑点辨析爆炸问题炸弹的爆炸、原子核的裂变等都是同类问题，其实质为内力远大于外力，系统动量守恒，动能增加．爆炸和碰撞的异同【典例】一枚质量为m的手榴弹，在空中某点运动速度的大小为v，方向沿水平方向．手榴弹在该点突然炸裂成两块，质量为m1的一块沿v的反方向飞去，速度大小为v1，求另一块炸裂后的速度v2.【解析】爆炸前，可认为手榴弹是由质量为m1和m－m1的两块弹片组成的．手榴弹爆炸的过程，可看作是这两块弹片相互作用的过程．由于两块弹片所受的爆炸力远大于它们受到的重力，所以满足动量守恒定律．两块弹片在炸开前(初状态)的总动量是m v，炸开后(末状态)的总动量为－m1v1＋(m－m1)v2.根据动量守恒定律有m v＝－m1v1＋(m－m1)v2所以v2＝m v＋m1v1m－m1，方向与v相同．【答案】m v＋m1v1m－m1，方向与v相同对于爆炸类问题，由于相互作用力是变力，用牛顿运动定律求解非常复杂，甚至根本就无法求解，但用动量守恒定律求解时，只需要考虑过程的始末状态，而不需要考虑过程的具体细节，这正是用动量守恒定律求解问题的优点．类题试解有一大炮竖直向上发射炮弹，炮弹的质量为m′＝6.0 kg(内含炸药的质量可以忽略不计)，射出的初速度v0＝60 m/s.当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片，其中一片质量为m＝4.0 kg.现要求这一片不能落到以发射点为圆心，以R＝600 m为半径的圆周范围内，则刚爆炸完时两弹片的总动能至少多大？(g取10 m/s2，忽略空气阻力)【解析】设炮弹上升到达最高点的高度为H，根据匀变速直线运动规律，有v20＝2gH.设质量为m的弹片刚爆炸后的速度为v1，另一块的速度为v，根据动量守恒定律有m v1＋(m′－m)v＝0.设质量为m的弹片恰好落到该圆周上，它运动的时间为t，根据平抛运动规律有H＝12gt2，R＝v1t.炮弹刚爆炸后，两弹片的总动能E k＝12m v21＋12(m′－m)v2.解以上各式得E k＝12·m′mR2g2 (m′－m)v20.代入数值得E k＝6.0×104 J.【答案】 6.0×104 J1．(多选)下列属于反冲运动的是(ACD)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解析：反冲现象是一个物体分裂成两部分，两部分朝相反的方向运动，故直升机不是反冲现象．2．(多选)下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行速度(AC)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3．假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上，现欲离开冰面，下列方法中可行的是(D)A．向后踢腿B．手臂向后甩C．在冰面上滚动D．脱下外衣水平抛出解析：踢腿、甩手对系统来讲是内力，内力不改变系统整体的运动状态．4．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(B)A．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭B．火箭发动机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，然后向后推出，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：火箭工作的原理是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故选B项．5．(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(AB)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解析：船越轻小，船的反冲速度越大，人获得的速度反而越小，人船相对运动，因此说人跳跃时相对船速度大于相对地的速度，故A、B正确．莘莘学子，最重要的就是不要去看远方模糊的，而要做手边清楚的事。

5反冲运动火箭[学习目标] 1.了解反冲运动的概念及反冲运动的一些应用.2.理解反冲运动的原理，能够应用动量守恒定律解决反冲运动问题.3.了解火箭的工作原理及决定火箭最终速度大小的因素．一、反冲[导学探究]法国幻影2 000喷气式飞机通过连续不断地向后喷射高速燃气，利用反冲作用可以得到超过声速的飞行速度．请思考以下问题：(1)反冲运动的受力有什么特点？答案物体的不同部分受相反的作用力，在内力作用下向相反方向运动．(2)反冲运动过程中系统的动量、机械能有什么变化？答案反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力，所以可以用动量守恒定律来处理；反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的机械能增加．[知识梳理]对反冲运动的理解(1)定义：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：是物体间作用力与反作用力产生的效果．(3)反冲运动的条件：①系统不受外力或所受合外力为零．②内力远大于外力．③某一方向上不受外力或所受合外力为零．(4)反冲运动遵循的规律：反冲运动遵循动量守恒定律．[即学即用](多选)下列属于反冲运动的是()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答案 ACD解析 反冲运动是一个物体分裂成两部分，两部分向相反方向的运动，故直升机的运动不是反冲运动．二、火箭[导学探究] (1)火箭飞行利用了怎样的工作原理？在分析火箭运动问题时可否应用动量守恒定律？答案 火箭靠向后连续喷射高速气体飞行，利用了反冲原理．由于火箭与“高温、高压”燃气组成的系统内力很大，远大于系统所受重力及阻力，故可应用动量守恒定律．(2)设火箭发射前的总质量是M ，燃料燃尽后的质量为m ，火箭燃气的喷射速度为v ，试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度v ′.答案 在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以可认为动量守恒．取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总动量为0，发射后的总动量为m v ′－(M －m )v则由动量守恒定律得m v ′－(M －m )v ＝0所以v ′＝M －m mv ＝⎝⎛⎭⎫M m －1v (3)分析提高火箭飞行速度的可行办法．答案 由(2)知火箭喷气后增加的速度v ′＝(M m－1)v 故可以用以下办法提高飞行速度：①提高喷气速度；②提高火箭的质量比；③使用多级火箭，一般为三级．[知识梳理] (1)火箭的工作原理：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，使火箭获得向前的速度．(2)火箭燃料燃尽时火箭获得的最大速度由喷气速度和质量比(火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比)两个因素决定．(3)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研究对象，取相互作用的整个过程为研究过程，运用动量守恒的观点解决问题．[即学即用](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答案AC三、“人船模型”探究[导学探究](1)两位两学在公园里划船，当小船离码头大约1.5 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所示)，她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？(不计水的阻力)图1答案这位同学与船包括另一同学组成的系统在不考虑水阻力的情况下，所受合外力为零，她的跳跃过程遵循动量守恒定律．她在跳出瞬间，船也要向后运动．(2)如图2甲所示，人在漂浮在水面上的小船上行走，小船同时向着相反的方向运动，其简化运动如图乙．(不考虑船受到水的阻力)图2①“人船模型”遵循什么规律？人的速度和船的速度有什么关系？答案 原来静止的“人”和“船”发生相互作用时，所受外力的矢量和为零，则动量守恒．在相互作用的过程中，由m v 1－M v 2＝0知任一时刻“人”和“船”的速度大小之比等于质量的反比．整人过程中“人”走“船”行，“人”停“船”停．②人和船的位移有什么关系？答案 因为任意时刻m v 1＝M v 2，所以mx 1＝Mx 2，即人和船的位移与质量成反比．[知识梳理] “人船”模型的特点和遵循规律(1)两物体满足动量守恒定律：m 1v 1－m 2v 2＝0，也有m 1x 1－m 2x 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；人船的速度(平均速度或瞬时速度)比等于它们质量的反比，即x 1x 2＝v 1v 2＝m 2m 1. (3)应用上述关系时要注意一个问题：即公式中v 和x 一般都是相对地面而言的．[即学即用] (多选)一人从停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是( )A ．船质量越小，人越难跳上岸B ．人跳跃时相对船的速度大于相对地的速度C ．船质量越大，人越难跳上岸D ．人跳跃相对船的速度等于相对地的速度答案 AB解析 船越轻小，船的反冲速度越大，人获得的速度反而越小．人船相对运动，因此说人跳跃时相对船的速度大于相对地的速度，故选项A 、B 正确.一、反冲运动的应用例1 反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动．如果小车的总质量M ＝3 kg ，水平喷出的橡皮塞的质量m ＝0.1 kg.(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v ＝2.9 m/s ，求小车的反冲速度；(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60°角，小车的反冲速度又如何(小车一直在水平方向运动)?解析 (1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零，系统总动量为零．以橡皮塞运动的方向为正方向根据动量守恒定律，m v ＋(M －m )v ′＝0v ′＝－m M －m v ＝－0.13－0.1×2.9 m /s ＝－0.1 m/s 负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲速度大小是0.1 m/s.(2)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒．以橡皮塞运动的方向为正方向，有 m v cos 60°＋(M －m )v ″＝0v ″＝－m v cos 60°M －m ＝－0.1×2.9×0.53－0.1m /s ＝－0.05 m/s 负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的方向相反，反冲速度大小是0.05 m/s.答案 (1)0.1 m/s ，方向与橡皮塞运动的方向相反(2)0.05 m/s ，方向与橡皮塞运动的方向相反总结提升1．反冲运动问题一般应用系统动量守恒定律列式计算．列方程时要注意初、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．2．动量守恒表达式中的速度均为相对地面的速度，对“相对”速度，则要根据矢量关系转化为相对地面的速度．针对训练一个静止的质量为M的不稳定原子核，当它放射出质量为m、速度为v的粒子后，原子核剩余部分的速度为()A．－v B.－m vM－mC.－m vm－M D.－m vM答案 B解析以原子核为一系统，放射过程中由动量守恒定律得(M－m)v′＋m v＝0所以v′＝－m vM－m.二、火箭问题的分析例2一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机时速度v＝1 000 m/s，设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次，求：(1)当第3次气体喷出后，火箭的速度为多大？(2)运动第1 s末，火箭的速度为多大？解析由于每次喷气速度都一样，可选整体为研究对象，运用动量守恒定律来求解．(1)设喷出3次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的3次气体为研究对象，根据动量守恒定律可得(M－3m)v3－3m v＝0解得v 3＝3m v M －3m≈2 m/s (2)以火箭和喷出的20次气体为研究对象，根据动量守恒定律可得(M －20m )v 20－20m v ＝0得v 20＝20m v M －20m≈13.5 m/s. 答案 (1)2 m /s (2)13.5 m/s总结提升火箭在运动过程中，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，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象，注意反冲前、后各物体质量的变化．三、“人船模型”的应用例3 如图3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，船和人对地面的位移大小各是多少？图3解析 当人从船头走到船尾的过程中，人和船组成的系统在水平方向上不受力的作用，故系统水平方向动量守恒．设某时刻人对地的速度为v 2，船对地的速度为v 1，取人行走方向为正方向，则m v 2－M v 1＝0，即v 2v 1＝M m.在人从船头走到船尾的过程中，每一时刻系统的动量均守恒，故m v 2t －M v 1t ＝0，即 mx 2－Mx 1＝0，又x 1＋x 2＝L ，所以x 1＝m M ＋m L ，x 2＝M M ＋mL . 答案 m M ＋m L M M ＋mL 规律总结解决这类问题的关键是做好以下三个方面：(1)利用动量守恒，确定人、船速度关系；(2)找出船和人对地位移间的关系；(3)注意公式中的速度和位移都是相对地面的．1．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 －m v 0答案 D解析 火箭模型在极短时间内点火，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 －m v 0，故选D. 2．假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上，现欲离开冰面，下列方法中可行的是( )A ．向后踢腿B ．手臂向后甩C ．在冰面上滚动D ．脱下外衣水平抛出答案 D解析 踢腿、甩手对整个身体系统来讲是内力，内力不改变系统整体的运动状态．3．人坐在船上，船静止在水面上，人水平向东抛出一个质量为m 的物体后，人、船向西运动．已知抛出的物体的动能为E 0，则人、船的动能为(人、船和物体的总质量为m ′)( )A ．E 0B.m m ′E 0C.m m ′－m E 0D.m ′m (m ′－m )2E 0答案 C解析 设抛出的物体的速度大小为v 0，人和船的速度大小为v ，由动量守恒可得：m v 0＝(m ′－m )v ，又E 0＝12m v 20，可求得人、船的动能大小为E ＝12(m ′－m )v 2＝m m ′－m E 0，故C 正确． 4.如图4所示，载人气球原来静止在空中，与地面距离为h ，已知人的质量为m ，气球的质量(不含人的质量)为M .若人要沿轻绳梯返回地面，则绳梯的长度至少为多长？图4答案M ＋m M h 解析人与气球组成的系统动量守恒．设人到地面时，气球上升高度为H ，如图所示．由动量守恒定律得：MH ＝mh ，解得：H ＝m Mh . 所以绳梯的长度至少为L ＝H ＋h ＝M ＋m Mh .一、选择题(1～9为单选题，10为多选题)1．关于反冲运动的说法中，正确的是()A．抛出物m1的质量要小于剩下的质量m2才能获得反冲B．若抛出质量m1大于剩下的质量m2，则m2的反冲力大于m1所受的力C．反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用D．对抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律答案 D解析反冲运动是指由于系统的一部分物体向某一方向运动，而使另一部分向相反方向运动．定义中并没有确定两部分物体之间的质量关系，故选项A错误．在反冲运动中，两部分之间的作用力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知，它们大小相等、方向相反，故选项B错误．在反冲运动中一部分受到的另一部分的作用力产生了该部分的加速度，使该部分的速度逐渐增大，在此过程中对每一部分牛顿第二定律都成立，故选项C错误，选项D正确．2．小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图1所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S1、S2、S3、S4(图中未画出)，要使小车向前运动，可采用的方法是()图1A．打开阀门S1B．打开阀门S2C．打开阀门S3D．打开阀门S4答案 B解析据水和车组成的系统动量守恒，原来系统动量为0，由0＝m水v水＋m车v车知，车的运动方向与水的运动方向相反，故水应向后喷出．3．如图2所示，船静止在平静的水面上，船前舱有一抽水机把前舱的水均匀的抽往后舱，不计水的阻力，下列说法中正确的是()图2A．若前后舱是分开的，则前舱将向后加速运动B．若前后舱是分开的，则前舱将向前加速运动C．若前后舱不分开，则船将向后加速运动D．若前后舱不分开，则船将向前加速运动答案 B解析前后舱分开时，前舱和抽出的水相互作用，靠反冲作用前舱向前加速运动，若不分开，前后舱和水是一个整体，则船不动．4．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．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭B．火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后喷出，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，空气膨胀推动火箭答案 B解析火箭的工作原理是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度，故正确选项为B.5．如图3所示，一辆小车静置于光滑水平面上，车的左端固定有一个水平弹簧枪，车的右端有一个网兜．若从弹簧枪中发射出一粒弹丸，弹丸恰好能落入网兜中．从弹簧枪发射弹丸以后，下列说法中正确的是()图3A．小车向左运动一段距离然后停下B．小车先向左运动又向右运动，最后回到原位置停下C．小车一直向左运动下去D．小车先向左运动，后向右运动，最后保持向右匀速运动答案 A6．一只约为180 kg的小船漂浮在静水中，当人从船尾走向船头时，小船也发生了移动，忽略水的阻力，以下是某同学利用有关物理知识分析人与船相互作用过程时所画出的草图(如图所示)，图中虚线部分为人走到船头时的情景，(已知人的质量小于小船的质量)请用有关物理知识判断下列图中所描述物理情景正确的是()答案 B解析人和船组成的系统动量守恒，总动量为零，人向前走时，船将向后退．又因为人的质量小于船的质量，即人前进的距离大于船后退的距离，B正确．7．一个人在地面上立定跳远的最好成绩是x，假设他站在船头要跳上距离在L远处的平台上，水对船的阻力不计，如图4所示．则()图4A ．只要L ＜x ，他一定能跳上平台B ．只要L ＜x ，他有可能跳上平台C ．只要L ＝x ，他一定能跳上平台D ．只要L ＝x ，他有可能跳上平台 答案 B解析 若立定跳远时，人离地时速度为v ，如题图从船上起跳时，人离船时速度为v ′.船的速度为v 船，由能量守恒E ＝12m v 2，E ＝12m v ′2＋12m v 2船，所以v ′＜v ，人跳出的距离变小，所以B 正确．8.如图5所示，一个倾角为α的直角斜面体静置于光滑水平面上，斜面体质量为M ，顶端高度为h ，今有一质量为m 的小物体，沿光滑斜面下滑，当小物体从斜面顶端自由下滑到底端时，斜面体在水平面上移动的距离是( )图5A.mh M ＋mB.Mh M ＋mC.mh cot αM ＋mD.Mh cot αM ＋m 答案 C解析 此题属“人船模型”问题，m 与M 组成的系统在水平方向上动量守恒，设m 在水平方向上对地位移为x 1，M 在水平方向对地位移为x 2，因此0＝mx 1－Mx 2. ① 且x 1＋x 2＝h cot α.②由①②可得x 2＝mh cot αM ＋m，故选C.9．竖直发射的火箭质量为6×103 kg.已知每秒钟喷出气体的质量为200 kg.若要使火箭获得20.2 m/s 2的向上加速度，则喷出气体的速度大小应为( )A ．700 m /sB ．800 m/sC ．900 m /sD ．1 000 m/s答案 C解析 火箭和喷出的气体动量守恒，即每秒喷出气体的动量等于火箭每秒增加的动量，即m气v 气＝m 箭v 箭，由动量定理得火箭获得的动力F ＝m 箭v 箭t ＝m 气v 气t＝200v 气，又F －m 箭g ＝m 箭a ，得v 气≈900 m/s.10．某同学想用气垫导轨模拟“人在船上走”模型．该同学到实验室里，将一质量为M 的滑块置于长为L 的气垫导轨上并接通电源．该同学又找来一个质量为m 的蜗牛置于滑块的一端，在食物的诱惑下，蜗牛从该端移动到另一端．下面说法正确的是( ) A ．只有蜗牛运动，滑块不运动 B ．滑块运动的距离是MM ＋m LC ．蜗牛运动的位移是滑块的Mm 倍D ．滑块与蜗牛运动的距离之和为L 答案 CD解析 根据“人在船上走”模型，易得滑块的位移为m M ＋m L ，蜗牛运动的位移为MM ＋m L ，C 、D 正确． 二、非选择题11有一只小船停在静水中，船上一人从船头走到船尾．如果人的质量m ＝60 kg ，船的质量M ＝120 kg ，船长为l ＝3 m ，则船在水中移动的距离是多少？水的阻力不计． 答案 1 m解析 人在船上走时，由于人、船系统所受合力为零，总动量守恒，因此系统的平均动量也守恒，如图所示．设人从船头到船尾的时间为t ，在这段时间里船后退的距离为x ，人相对地面运动的距离为 l －x ，选船后退方向为正方向，由动量守恒有：M xt －m l －x t ＝0所以x ＝m M ＋m l ＝60120＋60×3 m ＝1 m.12．平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货箱边沿水平方向顺着轨道方向跳出，落在平板车地板上的A 点，距货箱水平距离为l ＝4 m ，如图6所示．人的质量为m ，车连同货箱的质量为M ＝4m ，货箱高度为h ＝1.25 m ．求车在人跳出后到落到地板前的反冲速度为多大(g 取10 m/s 2)．图6答案 1.6 m/s解析 人从货箱边跳离的过程，系统(人、车和货箱)水平方向动量守恒，设人的水平速度是v 1，车的反冲速度是v 2，取向右为正方向，则m v 1－M v 2＝0，解得v 2＝14v 1人跳离货箱后做平抛运动，车以v 2做匀速运动，运动时间为t ＝2h g＝ 2×1.2510s ＝0.5 s ．由图可知，在这段时间内人的水平位移x 1和车的位移x 2分别为x 1＝v 1t ，x 2＝v 2t ，x 1＋x 2＝l 即v 1t ＋v 2t ＝l ，则v 2＝l 5t ＝45×0.5 m /s ＝1.6 m/s.。