§16-5反冲运动 火箭
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16.5 反冲运动 火箭(1)
反冲运动 火箭
Recoil ＆ Rocket
火箭通常偏向东方发射，有利于借助地球自转的线速度，达到第一宇宙速度
小飞象章鱼
Hale Waihona Puke 喷气式飞机的速度可达1000m/s
若枪的质量（不含射出的子弹）为8kg，射出 子弹质量为20g，子弹离开枪口的速度为 500m/s，则枪后退的速度约为多少？
止退犁
据明代焦玉1412年著《火龙经》记载，火龙 出水是用五尺长的去节削薄的毛竹做成箭筒， 在毛竹的两端安上木雕龙头龙尾，稳定飞行 方向。
用长征三号乙火箭发射嫦娥四号探测器
玉兔二号月面巡视器及其传回的照片
成吉思汗的骑兵，攻击速度与二十世纪的装甲部队相当； 北宋的床弩，射程达一千五百米，与二十世纪的狙击步枪 差不多；但这些仍不过是古代的骑兵与弓弩而已，不可能 与现代力量抗衡。基础理论决定一切。
——《三体2·黑暗森林》
战斗时，点燃尾部火箭，推动火龙飞行。飞 行约2,3公里，靠近目标时，龙肚子里的火 箭自动点燃，可从张开的龙口喷出。
情形1：喷气相对于火箭的速度是u 情形2：喷气相对于地面的速度是u
火箭的质量比：火箭起飞时的质量与火箭除
燃料外的箭体质量之比。
12个在役的长征火箭
用长征三号乙火箭发射嫦娥四号探测器
Recoil ＆ Rocket
火箭通常偏向东方发射，有利于借助地球自转的线速度，达到第一宇宙速度
小飞象章鱼
Hale Waihona Puke 喷气式飞机的速度可达1000m/s
若枪的质量（不含射出的子弹）为8kg，射出 子弹质量为20g，子弹离开枪口的速度为 500m/s，则枪后退的速度约为多少？
止退犁
据明代焦玉1412年著《火龙经》记载，火龙 出水是用五尺长的去节削薄的毛竹做成箭筒， 在毛竹的两端安上木雕龙头龙尾，稳定飞行 方向。
用长征三号乙火箭发射嫦娥四号探测器
玉兔二号月面巡视器及其传回的照片
成吉思汗的骑兵，攻击速度与二十世纪的装甲部队相当； 北宋的床弩，射程达一千五百米，与二十世纪的狙击步枪 差不多；但这些仍不过是古代的骑兵与弓弩而已，不可能 与现代力量抗衡。基础理论决定一切。
——《三体2·黑暗森林》
战斗时，点燃尾部火箭，推动火龙飞行。飞 行约2,3公里，靠近目标时，龙肚子里的火 箭自动点燃，可从张开的龙口喷出。
情形1：喷气相对于火箭的速度是u 情形2：喷气相对于地面的速度是u
火箭的质量比：火箭起飞时的质量与火箭除
燃料外的箭体质量之比。
12个在役的长征火箭
用长征三号乙火箭发射嫦娥四号探测器
高中物理第十六章动量守恒定律反冲运动火箭教材梳理素材
5 反冲运动火箭疱丁巧解牛知识·巧学一、反冲运动1。
定义：原来静止的系统，当其中一部分运动时，另一部分向相反方向的运动，就叫做反冲运动。
2。
反冲原理：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，所以系统的总动量守恒，此外，如系统所受外力的合力不为零，但在某一方向上不受外力或在该方向上所受外力的合力为零,则在该方向上的动量(即总动量在该方向上的分量)是守恒的.深化升华反冲运动的基本原理是动量守恒定律。
如果系统的一部分获得了某一方向的动量,系统的剩余部分就会在这一方向的相反方向上获得同样大小的动量.3.表达式：若系统的初始动量为零，动量守恒定律的表达式为：0=m1v1′+m2v2′误区提示应用动量守恒定律分析反冲运动的有关特性时，必须注意的问题：(1）剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说,两者运动方向必然相反.做数值计算时,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）把物体的一部分抛出和剩余部分产生反冲都需要经历一个过程，直到部分物体离开整体瞬间，两者速度达到最大，才形成相对速度.因此，若题中已知抛掷物体的速度是相对于剩余部分而言，应理解为相对于“抛出”这一瞬间.4。
减小反冲的影响实际中常常需要减小反冲的影响.例如:用步枪射击时，要用枪身抵在肩上.5。
反冲有广泛的应用如:灌溉喷水器，因反冲而旋转，自动改变喷水的方向.喷气式飞机和火箭飞行应用了反冲的原理，它们都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的。
现代的喷气式飞机靠连续不断地向后喷出气体,飞行速度能够超过1 000 m/s。
二、火箭1。
概念:火箭是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.箭的工作原理:火箭是靠喷出气流的反冲作用而获取速度的。
3。
火箭向前飞行所能达到的最大速度的决定因素:一是喷气速度；一是质量比。
喷气速度越大，质量比越大,火箭的最终速度越大。
16.5 反冲运动 火箭
正 方 向
v0
当堂检测
1、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
【解析】选D.因为冰面光滑,无法行走和滚动,
由动量守恒定律知,只有抛出物体获得反冲速度
才能到达岸边.
2、运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加
m A.v0 u M m C.v0 (v0 u) Mm m B.v0 u M m D.v 0 u Mm
)
【解析】选A.质量为M的火箭喷出质量为m的燃料后，
火箭(M-m)和燃料的对地速度大小分别为v1和v2，并且
u=v1+v2，由动量守恒列出方程：Mv0=(M-m)v1-m(u-v1)，
Mm
① ②
6、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？
【解析】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
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． 由于动量守恒，所以任一时刻系统的总动量为 零， 动量守恒式可写成 m1v1＝m2v2 的形式(v1， v2 为两物体的瞬时速率)， 表明任意时刻的瞬时 速率都与各物体的质量成反比．所以全过程的 平均速度也与质量成反比．进而可得两物体的 s1 m2 位移大小与各物体的质量成反比．即 ＝ . s2 m1 (2)解题时要画出各物体的位移关系草图， 找出 各长度间的关系．
《反冲运动火箭》(课件)
4. 反冲运动的应用和防止：
• 应用：
1 . 反击式水轮机； 2 . 喷气式飞机；
• 防止：
榴 弹 炮
反击式水轮机是大 型水力发电站应用 最广泛的水轮机。 它是靠水流的反冲 作用旋转的。我国 早在70年代就能生 产转轮直径5.5米， 质量110吨，最大 功率达30万千瓦的 反击式水轮机。
它是如何利用反冲运动发电的呢？
第五节
反冲运动 火箭
一、反冲运动
1. 定义：
当静止物体的一部分在内力的 作用下以一定的速度离开物体时， 剩余部分将得到一个反向冲量，向 相反的方向运动。这种现象称为反 冲运动。
2. 特 点：
a. 物体间相互作用突然发生，时间短， 作用强。 b. 物体系所受外力一 般不为零，但远 远小于内力。
2. 特 点：
简介：
西昌卫星发射中心
西昌卫星发射中心 （XSLC）隶属于中国 卫星发射测控中心 （CLTC），主要用于 发射地球同步转移轨道 （GTO）卫星，还可发 射太阳同步轨道卫星和 低轨道卫星。 目前可以发射长征二号E、长征三号、长征三号 甲、长征三号乙等四种我国自行研制的运载火箭。 XSLC位于中国西南部的四川省西昌地区，其总部 设在距发射场65公里的西昌市内。
喷气式飞机通过连续不断地向后喷射高速 燃气，可以得到超过音速的飞行速度。
法国 “幻 影”200 0
美国：隐形“117”
直升飞机能不能在太空飞行？
1
中国新型自行榴弹炮
2
.
. 自 行 火 炮 为 什 么 要 装 在 履 带 式 车 辆 上 ？
车 身 后 的 止 退 犁 又 是 起 什 么 作 用 的 呢 ？
二、火 箭
我国早在宋代就发明了火箭，在箭支上扎个火 药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后生成的 燃气以很大的速度向后喷出，火箭由于反冲而向前 运动。你认 Nhomakorabea它们吗？
16.5反冲运动 火箭
角为θ ,则火炮后退的速度大小为(设
水平面光滑)( )
m2 A. v0 m1 m 2 v0 cos C. m1 m 2 m 2 v0 B. m1 m 2 m 2 v0cos D. m1
【解析】选C.炮弹和火炮组成的系统水平方向动量守 恒,0=m2v0cosθ-(m1-m2)v得 v m2 v0cos , 故选项C正确.
则有 m v 人－M v 船＝0 mL－s船 Ms船 即 － t ＝0 t 由上式解得 60×3 mL s 船＝ ＝ m＝0.5 m m＋M 60＋300 由于船运动的方向与人行走方向相反，即船向 船头方向前进了 0.5 m.
【答案】 0.5 m
例2
利用动量守恒、机械能守恒解决反冲 运动问题 如图所示，带有光滑的半径为R的1/4圆弧轨道的
即时应用
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，粒子离开原子核时相对于核的速度为v0，则原
子核剩余部分的速率为________． 解析： 该题是一个反冲运动现象问题， 遵循动量 守恒定律， 关键是确定好粒子和剩余部分相对地 的速率． 应用动量守恒定律时， 各个速度是对同 一参考系的．设剩余部分对地的速率为 v′，规 定粒子运动方向为正方向，则剩余部分的动量 为：－(M－m)v′，粒子对地速率为 v0 －v′. 由 动 量 守 恒 定 律 得 ： 0 ＝ m(v0 － v′) － (M － mv0 m)v′，解得 v′＝ M . mv0 答案： M
【解析】选A.火箭射出物体P后,由反冲运动原理知火箭速
度变大,所需向心力变大,从而做离心运动离开原来轨道,
半径增大A项对，C项错；P的速率可能减小,可能不变,可
能增大,运动状态也存在多种可能性,所以B、D错.
反冲运动-火箭(公开课)精讲
三、火箭——现代火箭 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。
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 小相等，方向相反的动量，因而发生连续的反 冲现象，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．
合作讨论三
问题一：实验一、实验二中，气球、炮 筒为什么会向后退呢？实验三中水轮机 为什么会旋转起来呢？
讨论结果：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。
二、反冲运动的应用
同学们想想生活中有哪
些运动是反冲运动？
二、反冲运动的应用——步枪射击 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。
二、反冲运动的应用——手枪射击
二、反冲运动的应用——大炮发射 中国新型自行榴弹炮
•自行榴弹炮为什么要装在履带式的车辆上呢？ •止退犁，看到了吗？止退犁上又有两个液压缓冲器。这一切都 •履带表面有较深的突起抓地钩型设计。摩擦系 是为了提高火炮的连射时的命中精度而精心设计的。 数较大，止退
二、反冲现象的应用——喷气式飞机 喷气式飞机通过连续不断地向后喷射高速燃气， 可以得到超过音速的飞行速度。
二、特点：
合作讨论一
问题一：实验二中，小车与地面间是 这个力与爆炸力相比如何 ? 非常小
否有摩擦力？这个力是外力还是内力？ 外力 有
问题二：以上系统动量是否守恒， 守恒 如果守恒，守恒原理是？
内力远大于外力
合作讨论二
问题三：上面实验物体运动特点是什么
（1）一个物体分成 两个 部分 （2）两个部分向 相反 的方向运动 （2）分裂时间极 短 ，作用力非常 大
《金版教程》2018-2019学年高中物理人教版选修3-5课件：16-5
(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。
第十六章 动量守恒定律
第5节 反冲运动
火箭
[学习目标]
1.了解反冲运动和反冲运动在生活中的应用。
2.知道火箭的飞行原理，了解我国航天技术的发展。 [知识定位] 重点： 1.利用反冲运动解决实际问题。 2. “人
船模型”的处理方法。 难点： 利用反冲运动解决实际问题。
课前自主学习
一、反冲 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
答案：A
火箭类反冲问题解题要领 1．两部分物体初、末状态的速度的参考系必须是同一参考 系，且一般以地面为参考系。 2．要特别注意反冲前、后各物体质量的变化。 3．列方程时要注意初、末状态动量的方向，一般而言，反 冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的。
要点二
理解“人船模型”
1. “人船模型” 原来静止的两物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和 (或某方向上外力的矢量和)为零， 则系统动量守恒(或某方向上动 量守恒)。相互作用过程中，任一时刻两物体的速度大小之比都 等于质量的反比，此类问题归为“人船模型”问题。
(完整版)16.5反冲运动---火箭
1.同学们是不是在电影里看到，火炮在发射时炮 管一缩一伸的运动？有的人称之为：缩头炮。为 什么炮管要做这样的运动呢？
巨大的反冲作用就全靠炮身的材料硬度抵消 了，这样的结果是火炮的寿命大大减少，这显 然是不合理的设计。
2.我们如何既避免反冲危害又能保证命中精度呢？
我们要设计一种装置，它可以先允许炮身做 反冲运动，并把这种运动能量储存为弹性势能， 等反冲运动结束时，再利用储存的那部分能量使 炮身复位，这就是火炮缓冲器的作用。这样火炮 既解决了寿命问题又兼顾了连发精度问题，做到 了合理设计。Biblioteka 看 图 你知道章鱼，乌贼怎样游泳吗？
想 它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通 象 过身体前面的孔喷出，使身体很快的运动
与 你认为章鱼、乌贼游泳时运用了什么原理
思 呢？
（反冲）
考
乌
章
贼
鱼
动画：反冲运动
§5 反冲运动
火箭
新课引入
气球实验： 将一个气球吹大，然后松手，看看会出现
什么现象？如何解释这种现象呢？
长 征 五 号 结 构 图
运载火箭一般采用 液体推进剂，第一、 二级多用液氧、煤 油或四氧化二氮、 偏二甲肼。末级用 液氧、液氢高能推 进，称为低温液体 火箭，技术比较复 杂，目前只有美国、 俄斯、法国、中国 和日本等少数几个 国家掌握低温液体 火箭技术
酒泉卫星发射中心
发射架
发射场
天宫一号
西昌卫星发射中心
2.现代火箭
火箭
工作原理：动量守恒定律
1.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
当火箭的推进剂燃烧时，从尾部喷出的 气体具有很大的动量，根据动量守恒定 律，火箭获得大小相等，方向相反的动 量，因而发生连续的反冲现象，随着推 进剂的燃烧，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。
人教版高中物理选修3-5教学案：第十六章 第5节 反冲运动 火箭 -含答案
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。
高中物理 16.5反冲运动详解
高中物理| 16.5反冲运动详解反冲运动当一个物体向某一方向射出（或抛出）它的一部分时，这个物体的剩余部分将向相反方向运动特点（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化为动能，所以系统的总动能增加。
反冲运动现象的防止和应用（1）防止：射击时枪身的后退，影响射击的准确性。
（2）应用：①蝴蝶飞行时翅膀的扇动②乌贼和大多数足类软体动物在水里活动。
③火箭的发射反冲运动与动量守恒反冲运动的基本原理是动量守恒公式：若系统的初始动量为零，则动量守恒定律表达式为：0=m1v1'+m2v2'。
此式表明，做反冲运动的两部分，它们的动量大小相等，方向相反，而它们的速率则与质量成反比。
研究反冲运动注意的问题（1）速度的相对性反冲运动是相互作用的物体间发生的相对运动，已知条件中告知的常常是物体的相对速度，在应用动量守恒定律时，应将相对速度转换为绝对速度（一般为对地速度）。
（2）速度的相反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。
（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，此时必须去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。
习题演练1. 质量为m，速度为v的A球跟质量为3m的静止的B球发生正碰，碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此碰撞后B球的速度可能值为（）A. 0.6vB. 0.4vC. 0.2vD. 0.1v习题解析1. B若vB=0.6v，选V的方向为正，由动量守恒得：mv=mv A+3m•0.6v，得vA=﹣0.8v，碰撞前系统的总动能为E k= 0.5mv2．碰撞后系统的总动能为：E k′= 0.5mv A2+ 0.5•3mv B2= 0.5m（0.8v）2+ 0.5•3mv B2＞ 0.5mv2，违反了能量守恒定律，不可能。
反冲运动与火箭
－（M-m)V0+mV
M −m M V= V0 = ( −1)V0 m m
问题：影响火箭飞行速度的因素是什么？ 影响火箭飞行速度的因素是什么？ 影响火箭飞行速度的因素主要有两个: 影响火箭飞行速度的因素主要有两个 一是燃气喷射的速度 二是火箭的质量比， 二是火箭的质量比，即：火箭开始飞行时的 质量与燃料燃尽时的质量之比
问题：如何解决卫星发射问题？
为了解决这个问题， 为了解决这个问题，人们想到了利用多 级火箭， 级火箭，结构如下页图所示
长 征 二 号 型 F 运 载 火 箭
逃逸塔 整流罩 二级火箭 级火箭
7
的气体， 例：火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出气体相对地 发动机每秒喷气20 的速度v=1000m/s，设火箭初质量M=300kg，发动机每秒喷气20 在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1 次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1秒 末的速度是多大？ 末的速度是多大？
视频
反冲是生活和生产实践中常见的一种现象， 如何处理反冲运动的问题？
分析：发生反冲运动时间极短，作用力非常大，
两部分相互作用的内力会远远大于外力， 可以认为动量守恒
因此，反冲运动可用动量守恒处理
例题：水平方向射击的大炮，炮身重450kg，炮弹重 5kg，炮弹射击的速度为450m/s，射击后炮身后退的速 度为多大？
一火箭总质量为9t,内有燃料 ， 一火箭总质量为 内有燃料8t，发射 内有燃料 时喷出的气体对地速度恒为900m/s， 时喷出的气体对地速度恒为 ， 此火箭能达到的最大速度?能否用此 此火箭能达到的最大速度 能否用此 火箭来发射人造卫星? 不考虑地球引力 火箭来发射人造卫星 (不考虑地球引力
和空气阻力) 和空气阻力
M −m M V= V0 = ( −1)V0 m m
问题：影响火箭飞行速度的因素是什么？ 影响火箭飞行速度的因素是什么？ 影响火箭飞行速度的因素主要有两个: 影响火箭飞行速度的因素主要有两个 一是燃气喷射的速度 二是火箭的质量比， 二是火箭的质量比，即：火箭开始飞行时的 质量与燃料燃尽时的质量之比
问题：如何解决卫星发射问题？
为了解决这个问题， 为了解决这个问题，人们想到了利用多 级火箭， 级火箭，结构如下页图所示
长 征 二 号 型 F 运 载 火 箭
逃逸塔 整流罩 二级火箭 级火箭
7
的气体， 例：火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出气体相对地 发动机每秒喷气20 的速度v=1000m/s，设火箭初质量M=300kg，发动机每秒喷气20 在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1 次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1秒 末的速度是多大？ 末的速度是多大？
视频
反冲是生活和生产实践中常见的一种现象， 如何处理反冲运动的问题？
分析：发生反冲运动时间极短，作用力非常大，
两部分相互作用的内力会远远大于外力， 可以认为动量守恒
因此，反冲运动可用动量守恒处理
例题：水平方向射击的大炮，炮身重450kg，炮弹重 5kg，炮弹射击的速度为450m/s，射击后炮身后退的速 度为多大？
一火箭总质量为9t,内有燃料 ， 一火箭总质量为 内有燃料8t，发射 内有燃料 时喷出的气体对地速度恒为900m/s， 时喷出的气体对地速度恒为 ， 此火箭能达到的最大速度?能否用此 此火箭能达到的最大速度 能否用此 火箭来发射人造卫星? 不考虑地球引力 火箭来发射人造卫星 (不考虑地球引力
和空气阻力) 和空气阻力
16.5反冲运动 火箭
思考： 影响火箭速度的因素？
思考： 影响火箭速度的因素？ （1）燃气喷射速度：现代火箭的喷气速度在 2000~4000m/s，近期是无法大幅度提高的。 （2）火箭的质量比：火箭起飞时的质量与火箭除 去燃料外的壳体质量之比。
M C M m可燃气体
影响火箭获得速度大小的因素： 越大 越大 喷气速度________, 质量比_________, 火箭获 得的速度越大。
分析：本题未告知小车的初速， 事实上车上的沙袋数与小车的初 速无关，这是因为小车车速越快， 扔沙袋的反向速度也越大。另外， 本题若逐次运用动量守恒定律计 算是非常麻烦的。抓住动量为一 状态量的特点，即可巧解此题。
解：(1)设空车出发后，车上堆积了n个沙袋反向， 则第n个沙袋未扔前动量为： ［M＋(n－1)m］Vn 其中Vn为车过第n个人身边时的车速， 依题意有 m2nVn＞［M＋(n－1)m］Vn 解得n＞34/14＝2.4 因为n为整数，故取n＝3 (2)同理有： ［M＋3m＋(n'－1)m'］Vn'＝m ′.2n′Vn ′ 解得n'＝8 最后结果是车上有沙袋总数N＝3＋8＝11个。
A. 先开动1,适当时间，再开动4,适当时间
B.
C. D.
先开动3,适当时间，再开动2,适当时间
开动4,适当时间 先开动3,适当时间，再开动4,适当时间 y 3 4
1 1
A
x 2
例3：
传送带以V0=2m/s 的速度把质量m=20kg 的行李包送到原来静止的光滑轨道的小车 上，其质量为M=30kg，包与车间的动摩 擦因数为 =0.4 ，则包从滑上车到最远 处所经历 的时间为多少？
例题2 质量为200kg的船静止在水面上，质量60kg的人 从船头由静止开始向船尾，以2m/s走去， 求：船速多大？（忽略水的阻力） 思考1：若人匀速运动，船如何运动？ 若人突然停下，船如何运动？ 思考2：若人匀速运动2m，船运动多远？ 思考3：若船长13m，人从船头走到船尾， 人对地走多远？
思考： 影响火箭速度的因素？ （1）燃气喷射速度：现代火箭的喷气速度在 2000~4000m/s，近期是无法大幅度提高的。 （2）火箭的质量比：火箭起飞时的质量与火箭除 去燃料外的壳体质量之比。
M C M m可燃气体
影响火箭获得速度大小的因素： 越大 越大 喷气速度________, 质量比_________, 火箭获 得的速度越大。
分析：本题未告知小车的初速， 事实上车上的沙袋数与小车的初 速无关，这是因为小车车速越快， 扔沙袋的反向速度也越大。另外， 本题若逐次运用动量守恒定律计 算是非常麻烦的。抓住动量为一 状态量的特点，即可巧解此题。
解：(1)设空车出发后，车上堆积了n个沙袋反向， 则第n个沙袋未扔前动量为： ［M＋(n－1)m］Vn 其中Vn为车过第n个人身边时的车速， 依题意有 m2nVn＞［M＋(n－1)m］Vn 解得n＞34/14＝2.4 因为n为整数，故取n＝3 (2)同理有： ［M＋3m＋(n'－1)m'］Vn'＝m ′.2n′Vn ′ 解得n'＝8 最后结果是车上有沙袋总数N＝3＋8＝11个。
A. 先开动1,适当时间，再开动4,适当时间
B.
C. D.
先开动3,适当时间，再开动2,适当时间
开动4,适当时间 先开动3,适当时间，再开动4,适当时间 y 3 4
1 1
A
x 2
例3：
传送带以V0=2m/s 的速度把质量m=20kg 的行李包送到原来静止的光滑轨道的小车 上，其质量为M=30kg，包与车间的动摩 擦因数为 =0.4 ，则包从滑上车到最远 处所经历 的时间为多少？
例题2 质量为200kg的船静止在水面上，质量60kg的人 从船头由静止开始向船尾，以2m/s走去， 求：船速多大？（忽略水的阻力） 思考1：若人匀速运动，船如何运动？ 若人突然停下，船如何运动？ 思考2：若人匀速运动2m，船运动多远？ 思考3：若船长13m，人从船头走到船尾， 人对地走多远？
人教版高中物理选修3-5第十六章16.5 反冲运动 火箭(共14张PPT)
解析 火箭与被喷气体组成的系统不受外力作用，动量守恒。以v0方向为正方
向，设喷出第一次气体后火箭速度为v1，应用动量守恒定律，对第一次喷气过
程有：
Mv0＝－m(u－v1)+(M－m)v1，
v0
v1
得火箭喷出第一次气体后的速度为
m v1 v0 M u
u-v1
物理情景： 一门大炮，炮身质量M，炮弹质量m， 炮弹水平射出时相对于地面的速度为 v0，不计炮身与地面的摩擦，求炮身 向后反冲的速度v？
0 mv0 Mv v mv0 M
中国新型自行榴弹炮装在履带式的车辆上且履带表面有较深的突起抓 地钩型设计是为了增大摩擦力，止退。止退犁和两个液压缓冲器，都是 为了提高火炮连射时的命中精度而精心设计的。
多 级 火 箭
反冲的应用——水上飞行器
二、人船模型
如图，长为l ,质量为M的船停在静水中，一个质量为m的人（可视为质点）
从静止开始从船头走向船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各
是多少？
x1
0 mv1 Mv2
v1
0 mv1 t Mv2 t
v2
0 mx1 Mx2
x2
x1 x2 l
①人动船动，人静船静，人快船快，
x1
M M
m
l
x2
ml M m
人慢船慢，人左船右；
②速度比等于质量的反比， x1 M 位移比等于质量的反比； x2 m
例：火箭相对地面匀速飞行的速度为v0，某时刻的总质量为M，现火箭发动机向 后喷出气体，若每次喷出的气体质量恒为m，相对于火箭的速度大小恒为u，不
计空气阻力，求第一次气体喷出后火箭的速度为多大？
反冲的应用——火箭
火箭获得的速度与那些因素有关呢？
16.5 反冲运动火箭
二、火
箭
我国早在宋代就发明了火箭，在 箭支上扎个火药筒，火药筒的前 端是封闭的，火药点燃后生成的 燃气以很大的速度向后喷出，火 箭由于反冲而向前运动。
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△m的小物体。现在他以相对于飞 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？ m u
法二： （1）整体选取研究对象，运用动量守恒定律求解.
规律方法技巧
（1）应用“人船模型”的方法解题，首先要明确系统是
否满足该模型的条件．
反 冲 运 动 火 箭
反冲
运动
1. 定义：向气体喷出的反方向 运动 2. 原理：动量守恒定律 3. 常见反冲运动：烟花、射击
1. 发展：从宋代开始 2. 原理：动量守恒定律
答案 M＋m h M
图4
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、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得反冲速度， 故正确答案为B.
2． (单选)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 C．在冰面上滚动 B．手臂向后甩 D．脱下外衣水平抛出 ( D )
解析 向后踢腿和手臂向后甩，都是人体间的内力，不会使人 前进．在光滑冰面上由于不存在摩擦力，故无法完成滚动动 作．而抛出衣服能获得反方向的速度，故可滑离冰面．
典题精析
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？
16.5反冲运动 火箭
由动量守恒得 ：
mv (M m)v1 0
( M m)v1 M v ( 1)v1 m m
燃料燃尽时火箭获得的最终速度由 M 喷气速度及质量比 共同决定 。
m
3．火箭飞行能达到的最大飞行速度，主要决 定于两个因素： （1）喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气 速度约为2.5km／s，提高到4～4.5km／s需 很高的技术水平． （2）质量比（火箭开始飞行时的质量与燃 料燃尽时的质量之比），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．
例1：水平方向射击的大炮，炮身重450 kg，炮弹重为5kg，炮弹射击的速度是450 m/s，则炮身的反冲速度是多大？
选大炮和炮弹作为研究对象，设炮弹速度 为v1,炮身反冲速度为v2,选炮弹射出速度方向为 正方向,则根据动量守恒定律有：
现象：细管便向相反的方向飞去
演 示 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 会怎么运动？
现象：容器会转起来
2．反冲运动的特点：相互作用力常为变力，且作 用力大，一般都满足内力>>外力，所以反冲运动 可用动量守恒定律。
（1）如果速度是相互作用的两物体间的相对速度， 应先将相对速度转换成对地的速度后，再列动量 守恒的方程． （2）研究对象的选取：遇到变质量的问题，如火 箭在运动过程中，随着燃料的消耗，火箭的质量 不断减小，必须取火箭本身和在相互作用的时间 内喷出的所有气体为研究对象，以相互作用的整 个过程来进行研究．
那么火箭在燃料燃尽时所能获得 的最终速度与什么有关呢？
假设火箭发射前的总质量为M，燃料 燃尽后的质量为m，火箭燃气对地的喷射 速度为v1，燃料燃尽后火箭的飞行速度v为 多大？
16-5 反冲运动 火箭
火箭在燃料燃尽时所能获得的最终速度与什么 有关呢？
( M m ) 1 M ( 1) 1 m m
燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度及
M 质量比 m 共同决定。要提高喷气速度，就要使用高
质量的燃料。要发射人造卫星，用一级火箭还不能 达到所需的速度，必须用多级火箭。
漫漫“长征”路：长征系列运载火箭发展史
第一节火箭脱离过程
多级火箭由单
级火箭组成，发射
时先点燃第一级火 箭，燃料用完以后， 空壳自动脱落，然 后下一级火箭开始
工作。
课堂总结
反 冲 运 动 火 箭 反冲 运动 1、定义：向气体喷出的反方向运动
2、原理：动量守恒定律
3、常见反冲运动：烟花、喷气式飞机
火箭
1、发展：从宋代开始 2、原理：动量守恒定律 3、速度
A. 火箭一定离开原轨道运动
B. 物体 P 一定离开原来原轨道运动 C. 火箭运动半径一定增大
D. 物体运动半径一定减小
3. 一火箭喷气发动机每次喷出质量 m = 200 g的气体，气体 离开发动机喷出时对地速度 ʋ = 1000 m/s，设火箭质量 M =
300 kg，发动机每秒喷发 20 次。则运动第 1 秒末，火箭的速
第 十 六 章 动 量 守 恒 定 律
§5 反冲运动
火箭
学习目标
1、知道反冲现象，会运用动量守恒定律 解释反冲现象。
2、知道火箭的飞行原理，初步了解提高
火箭质航空、
航天事业的巨大成就。
新课导入
？
思考与讨论
履带式自行榴弹炮炮车后面为什么装有止退犁？
履带表面为什么有较深的突起抓地钩型设计？
？
思考与讨论
你知道章鱼、乌贼怎样游水吗？它们先把水吸入
( M m ) 1 M ( 1) 1 m m
燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度及
M 质量比 m 共同决定。要提高喷气速度，就要使用高
质量的燃料。要发射人造卫星，用一级火箭还不能 达到所需的速度，必须用多级火箭。
漫漫“长征”路：长征系列运载火箭发展史
第一节火箭脱离过程
多级火箭由单
级火箭组成，发射
时先点燃第一级火 箭，燃料用完以后， 空壳自动脱落，然 后下一级火箭开始
工作。
课堂总结
反 冲 运 动 火 箭 反冲 运动 1、定义：向气体喷出的反方向运动
2、原理：动量守恒定律
3、常见反冲运动：烟花、喷气式飞机
火箭
1、发展：从宋代开始 2、原理：动量守恒定律 3、速度
A. 火箭一定离开原轨道运动
B. 物体 P 一定离开原来原轨道运动 C. 火箭运动半径一定增大
D. 物体运动半径一定减小
3. 一火箭喷气发动机每次喷出质量 m = 200 g的气体，气体 离开发动机喷出时对地速度 ʋ = 1000 m/s，设火箭质量 M =
300 kg，发动机每秒喷发 20 次。则运动第 1 秒末，火箭的速
第 十 六 章 动 量 守 恒 定 律
§5 反冲运动
火箭
学习目标
1、知道反冲现象，会运用动量守恒定律 解释反冲现象。
2、知道火箭的飞行原理，初步了解提高
火箭质航空、
航天事业的巨大成就。
新课导入
？
思考与讨论
履带式自行榴弹炮炮车后面为什么装有止退犁？
履带表面为什么有较深的突起抓地钩型设计？
？
思考与讨论
你知道章鱼、乌贼怎样游水吗？它们先把水吸入
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火箭结构 主要由壳体和燃料两大部 分组成. 原理：火箭燃料燃烧时， 从尾部喷出的气体具有很 大的动量，根据动量守恒 定律，火箭获得等大反向 的动量，因而发生连续的 反冲现象，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．
例1： 在沙堆上有一木块，M=5K g,木块 上放一爆竹，质量为m=0.10Kg,点燃后木块陷 入沙中5 cm,若沙对木块运动的阻力恒为58N， 不计火药质量和空气阻力，求爆竹上升的最大 高度？
2．反冲运动中一般遵循动量守恒定律 3 ． 防止：射击时，用肩顶住枪身 应用：反击式水轮机、喷气式飞机 、火箭等
1．飞行的原理---利用反冲运动 火 箭 2．决定火箭最终飞行速度的因素
喷气速度
质量比
3. 物理原 理： 遵循动量守恒定律
作用前：P = 0 作用后: P' = m v + M V 则根据动量守恒定律有： P' = P 即 m v + M V = 0 故有：V = − ( m / M ) v 负号就表示作用后的两部分运动方向相反
反击式水轮机的模型
二、火箭
火箭模型
明（公元1368－1644年）。 长108厘米。在箭支前端缚火药 筒，利用火药向后喷发产生的反 作用力把箭发射出去。这是世界 上最早的喷射火器。
0.3
例3：
v
• 如图所示，质量为M的光滑滑块放置在 光滑的水平面上，另一质量m的物体以 速度v向上滑去，物体刚好能到达最高点， 求物体到m达最高点的速度?
m M m
v
反 冲 运 动 火 箭
反 冲 运 动
1．定义：静止或运动的物体分离出一部 分物体 ，使另一部分向相反方向运动的 现象叫反冲运动。
§16.5 反冲运，会出现什 么情形呢？
一、反冲运动
1. 定义： 一个物体在内力的作用下分裂为 两个部分，一部分向某一方向运动 另一部分必然向相反的方向运动。 这个现象叫做反冲
2. 要 点：
a. 内力作用下 b. 一个物体分为两个部分
c.两部分运动方向相反
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。 • 这个人手中拿着一个质量为△m的小物体。现 在他以相对飞船为u的速度把小物体抛出 • 1、小物体的动量改变量是多少？ △mu • 2、人的动量改变量是多少？—△mu • 3、人的速度改变量是多少？ mu
Mgs fs 0 Mv mv ' 0 h v'
2
1 2
Mv
2
h=1.7m
2g
例2：
传送带以V0=2m/s 的速度把质量m=20kg 的行李包送到原来静止的光滑轨道的小车 上，其质量为M=30kg，包与车间的动摩 擦因数为 =0.4 ，则包从滑上车到最远 处所经历 的时间为多少？
m
影响火箭飞行速度的主要因素是什么呢？
1。 燃气喷射的速度
如何提高火箭燃气的喷射速度？
答：要提高喷气速度，就要使用高 质量的燃料， 目前常用的液体燃料 是液氢，用液氧做氧化剂。 2。 火箭的质量比（即火箭 开始飞行时的质量 与燃料燃尽时的质量之比）。 注：目前的技术条件下，火 箭的质量比在6-10 左右，