动量守恒定律 反冲 火箭
高中物理 第十六章 动量守恒定律 5 反冲运动火箭课堂
5 反冲运动 火箭课堂互动三点剖析一、反冲运动1.反冲运动满足动量守恒0=m 1v 1+m 2v 21221m v m v -= 2.反冲的应用灌溉用的喷水器，因反冲而旋转，自动改变喷水方向；喷气式飞机，利用喷出气流的反冲作用而获得巨大速度.3.减小反冲的影响实际生活中常常需要减小反冲的影响，例如：用步枪射击时，要把枪抵在肩上.二、火箭1.火箭的原理火箭是根据反冲原理制成的.2.现代火箭的用途利用火箭作为运载工具，可发射探测器、人造卫星、常规弹头或宇宙飞船.3.火箭的速度设火箭在Δt 内喷射燃气的质量为Δm ，喷出燃气的速度为u ，喷出燃气后火箭的质量为m ，根据动量守恒定律，火箭原来的动量为零，喷气后火箭与燃气的总动量仍为零，则有 m Δv+Δmu=0所以u mm v ∆-=∆ 可见，火箭喷出的燃气的速度u 越大，火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比m m ∆越大，火箭获得的速度越大.各个击破【例1】 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.不计炮车与地面的摩擦，求炮身向后反冲的速度V.图16-5-2解析：取炮弹与炮车组成的系统为研究对象，因不计炮车与地面的摩擦，所以系统水平方向动量守恒.炮弹发射前，系统的总动量为零，炮弹发射后，炮弹的水平分速度为vcos α，根据动量守恒定律有mvcos α-MV=0，所以炮车向后反冲的速度为Mmv αcos =.答案：Mmv αcos 【例2】 一火箭喷气发动机每次喷出m=200 g 的气体，喷出的气体相对地面的速度v=1 000 m/s.设此火箭初始质量M=300 kg ，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1 s 末的速度是多大?解析：在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭与气体组成的系统动量守恒.以火箭和它在1 s 内喷出的气体为研究对象.设火箭1 s 末的速度为v′，1 s 内共喷出质量为20m 的气体，以火箭前进的方向为正方向.由动量守恒定律得(M-20m)v′-20mv=0解得s m m M mv v /2.020********.0202020⨯-⨯⨯=-='=13.5 m/s 即火箭发动机1 s 末的速度大小是13.5 m/s.答案：13.5 m/s类题演练 一个不稳定的原子核，质量为M ，处于静止状态，当它以速度v 释放出一个质量为m 的粒子后，原子核剩余部分的速度为多大？解析：以不稳定的原子核为研究对象，释放粒子前后动量守恒.由动量守恒定律有 mv+(M-m)v′=0所以v′=mM mv --. 答案：m M mv --。
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。
高二物理【反冲现象 火箭】
6.反冲现象火箭学习目标：1.了解反冲运动和反冲运动在生活中的应用．2.能够应用动量守恒定律解决反冲运动问题．3.知道火箭的飞行原理，了解我国航天技术的发展．一、反冲现象1．定义根据动量守恒定律，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，这个现象叫作反冲．2．反冲原理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，系统的其他部分就会在这一方向的反方向上获得同样大小的动量．3．公式若系统的初始动量为零，则动量守恒定律的形式变为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，而它们的速率与质量成反比．利用动量守恒定律解决反冲问题时，速度通常是以地面为参考系的速度，而不是系统内两物体的相对速度．二、火箭1．原理火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反冲作用来获得巨大速度．2．影响火箭获得速度大小的因素一是喷气速度，二是火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)做反冲运动的两部分的动量一定大小相等，方向相反．(√)(2)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理．(√)(3)火箭点火后离开地面向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果．(×)(4)在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行．(√)(5)火箭发射时，火箭获得的机械能来自于燃料燃烧释放的化学能．(√)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B[火箭工作中，动量守恒，当向后喷气时，则火箭受一向前的推力从而使火箭加速，故只有B正确．]3．(多选)2019年春节上映的国产科幻大片《流浪地球》中有这样的情节：为了自救，人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划，即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机，推动地球离开太阳系，用2 500年的时间奔往另外一个栖息之地．这个科幻情节中有反冲运动的原理．现实中的下列运动，属于反冲运动的有()A．汽车的运动B．直升机的运动C．火箭的运动D．反击式水轮机的运动CD[汽车的运动利用了汽车的牵引力，不属于反冲运动，故A错误；直升机的运动利用了空气的反作用力，不属于反冲运动，故B错误；火箭的运动是利用喷气的方式获得动力的，属于反冲运动，故C正确；反击式水轮机的运动利用了水的反冲作用而获得动力，属于反冲运动，故D正确．]对反冲运动的理解取一只药瓶或一个一端有孔的蛋壳，在其盖上钻一小孔(瓶盖与瓶子需密封)，再取一块厚泡沫塑料，参照图做成船的样子，并在船上挖一凹坑，以容纳盛酒精的容器(可用金属瓶盖)．用两段铁丝，弯成环状以套住瓶的两端，并将铁丝的端头分别插入船中．将一棉球放入容器中，并倒入少量酒精，在瓶中装入半瓶开水．将船放入水中，点燃酒精棉球后一会儿产生水蒸气，当水蒸气从药瓶盖的孔中喷出时，小船便能勇往直前了．小船向前运动体现了什么物理原理？提示：反冲原理．(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动．(2)在反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理．(3)在反冲运动中，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．2．反冲运动的应用与防止(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；喷气式飞机和火箭都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度．(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．3．处理反冲运动应注意的问题(1)速度的方向对于原来静止的整体，抛出部分与剩余部分的运动方向必然相反．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，则反方向的速度应取负值．(2)相对速度问题在反冲运动中，有时遇到的速度是两物体的相对速度．此类问题中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】反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精，蒸汽将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动．如果小车运动前的总质量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)?思路点拨：(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．(2)小车和橡皮塞组成的系统在水平方向动量守恒．[解析](1)以橡皮塞运动的方向为正方向，根据动量守恒定律有m v＋(M－m)v′＝0v′＝－mM－m v＝－0.13－0.1×2.9 m/s＝－0.1 m/s负号表示小车的运动方向与橡皮塞运动的方向相反．(2)以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向，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 负号表示小车的运动方向与橡皮塞运动的水平分运动的方向相反．[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水平分运动的方向相反反冲运动和碰撞、爆炸有相似之处，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来处理.[跟进训练]1．如图所示，自动火炮连同炮弹的总质量为M ，当炮管水平，火炮车在水平路面上以v 1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m 的炮弹后，自动火炮的速度变为v 2，仍向右行驶，则炮弹相对炮筒的发射速度v 0为( )A.m (v 1－v 2)＋m v 2mB.M (v 1－v 2)mC.M (v 1－v 2)＋2m v 2mD.M (v 1－v 2)－m (v 1－v 2)m B [炮弹相对地的速度为v 0＋v 2.由动量守恒定律得M v 1＝( M －m )v 2＋m (v 0＋v 2)，得v 0＝M (v 1－v 2)m.]火箭以飞船为参考系，设小物体的运动方向为正方向，则小物体的动量的改变量为Δp 1＝Δmu对人和小物体组成的系统，在人抛出小物体的过程中动量守恒，则由动量守恒定律得0＝Δp 1＋Δp 2，则人的动量的改变量为Δp 2＝－Δp 1＝－Δmu .设人的速度的改变量为Δv ，因为Δp 2＝m Δv ，则由以上表达式可知Δv ＝－Δmu m .我国早在宋代就发明了火箭，在箭杆上捆一个前端封闭的火药筒，火药点燃后生成的燃气以很大的速度向后喷出，火箭就会向前运动．请思考：(1)古代火箭的运动是否为反冲运动？(2)火箭飞行利用了怎样的工作原理？提示：(1)火箭的运动是反冲运动．(2)火箭靠向后连续喷射高速气体飞行，利用了反冲原理．应用反冲运动，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．影响火箭最终速度大小的因素(1)喷气速度：现代火箭发动机的喷气速度约为2 000～5 000 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．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．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．【例2】一火箭的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)，设火箭的质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次，求当第三次气体喷出后，火箭的速度为多大？思路点拨：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．[解析]设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的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.[答案] 2 m/s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，反冲后两物体的运动方向是相反的．[跟进训练]2．总质量为M的火箭以速度v0飞行，质量为m的燃气相对于火箭以速率u向后喷出，则火箭的速度大小为()A．v0＋muM B．v0－muMC．v0＋mM－m(v0＋u) D．v0＋muM－mA[设喷出气体后火箭的速度大小为v，则燃气的对地速度为(v－u)(取火箭的速度方向为正方向)，由动量守恒定律，得M v0＝(M－m)v＋m(v－u)解得v＝v0＋muM，A项正确．]1．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()D[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．]2．质量相等的甲和乙都静止在光滑的水平冰面上．现在，其中一人向另一个人抛出一个篮球，另一人接球后再抛回．如此反复进行几次后，甲和乙最后的速率关系是()A．若甲最先抛球，则一定是v甲>v乙B．若乙最后接球，则一定是v甲>v乙C．只有甲先抛球，乙最后接球，才有v甲>v乙D．无论怎样抛球和接球，都是v甲>v乙B[因甲、乙及篮球组成的系统动量守恒，故最终甲、乙以及篮球的动量之和必为零．根据动量守恒定律有m1v1＝(m2＋m球)v2，因此最终谁接球谁的速度小，故B正确，A、C、D错误．]3．如图所示，装有炮弹的火炮总质量为m1，炮弹的质量为m2，炮弹射出炮口时对地的速率为v0，若炮管与水平地面的夹角为θ，则火炮后退的速度大小为(设水平地面光滑) ()A.m 2m 1v 0B.m 2v 0m 1－m 2C.m 2v 0cos θm 1－m 2D.m 2v 0cos θm 1C [炮弹和火炮组成的系统水平方向动量守恒，0＝m 2v 0cos θ－(m 1－m 2)v ，得v ＝m 2v 0cos θm 1－m 2，选项C 正确．] 4．(多选)质量为m 的人在质量为M 的小车上从左端走到右端，如图所示，当车与地面摩擦不计时，那么( )A ．人在车上行走，若人相对车突然停止，则车也突然停止B ．人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大C ．人在车上行走的平均速度越小，则车在地面上移动的距离就越大D ．不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同 AD [由于地面光滑，则人与车组成的系统动量守恒得：m v 人＝M v 车，可知A 正确；设车长为L ，由m (L －x 车)＝Mx 车得，x 车＝m M ＋mL ，车在地面上移动的位移大小与人的平均速度大小无关，故D 正确，B 、C 均错误．]。
课件5：1.6 反冲现象 火箭
（1）当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？
（2）运动第1 s末,火箭的速度大小是多少?
解析:规定与速度v相反的方向为正方向.
(1)设喷出三次气体后,火箭的速度为v3.
以火箭和喷出的三次气体为研究对象,据动量守恒定律得(m0-3m)v3-3mv=0,
在体育课上立定跳远的成绩从未低过2 m,跳到岸上绝对没有问题,于是她纵身一
跃,结果却掉在水里,她为什么不能如她想的那样跳上岸呢?(不计水的阻力)
因为她起跳时和船相互作用,给船一个向后的作用力,船后
退,这样她相对于岸的速度就小于起跳时相对于船的速度,
因此会掉进水里。
2.人在漂浮在水面上的小船上行走,小船同时向相反的方向运动,把这个情景抽象
需要很高的技术水平
（2）火箭质量比： 火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体
质量之比
这个比值一般小于10，否则火箭结构的强度会出现问题
4.现代火箭的应用
作为运载工具，发射探测仪器、常规弹头、核弹头、人造卫星和宇宙飞船
中国航天50年
50年前
我国成功发射的第一颗人造卫星，只有“微小”的0.178吨
50年后，一代代中国运载火箭载着
喷灌装置的自动旋转
反击式水轮机
6、反冲现象的防止：
枪身的反冲会影响射击的准确性，
用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响
自行火炮为什么要装在履带式的车辆上呢？
履带表面有较深的突起抓地钩型设计？
都是为了增大摩擦力，防止炮车后退。
止退犁，看到了吗？
这一切都是为了提高火炮的连射时的命中精度而精心设计的
成模型:长为l、质量为m0的小船停在静水中,一个质量为m的人立在船头,若不计水
火箭反冲原理公式
火箭反冲原理公式火箭反冲原理公式：根据牛顿第三定律，火箭的推进力与所排出的燃气产生的反作用力大小相等，方向相反，即：F = Δmv / ΔtF表示火箭产生的推进力，Δmv表示排出燃气的质量变化量，Δt表示时间。
根据动量守恒定律，火箭的质量变化量与排出燃料的速度变化量之积等于燃气的动量变化量，即：Δmv = - Δm（燃料质量变化量）= Vex * Δm（燃气速度变化量）Vex表示喷出燃气的速度。
代入第一个公式中，可以得到火箭推进力的公式为：F = Vex * Δm / Δt原理：火箭反冲原理是基于牛顿第三定律和动量守恒定律推导出来的。
根据牛顿第三定律，任何物体的作用力都会产生一个大小相等、方向相反的反作用力。
火箭的推进力来自于所排出燃气的反作用力，这个燃气的动量变化量是由燃料的质量变化量和燃气速度变化量的乘积决定的。
为了提高火箭的推进力，需要提高排气速度或增加燃气的质量变化量。
火箭反冲原理的实现需要通过推进剂产生高速燃气，以产生反作用力推动火箭。
火箭的推进剂一般采用燃料和氧化剂的化学反应产生高温高压燃气，在引擎喷口产生高速喷出。
由于喷口面积较小，燃气排放速度极高，能产生强大的反作用力推动火箭。
实际应用场景：火箭反冲原理是现代宇航技术的基础，广泛应用于航空航天领域。
火箭发射是将宇宙航天器送入轨道或以其他方式前往太空的一种基本方法。
火箭的推进原理即是利用燃气反作用力推动火箭前进，并且可以在发射过程中根据不同阶段的需要，逐渐排放掉燃料，从而实现速度的逐步提高。
火箭反冲原理的应用范围很广，不仅仅是用于宇航领域，也包括其他领域，例如火箭推进器用于交通运输，提高运载能力和速度；火箭发动机用于军事领域，提高武器系统的射程和制导精度等。
在工业上，也有一些需要使用火箭发动机的场合，如炼油厂、水处理厂等需要利用火箭发动机来推动设备的运动。
火箭反冲原理已经为人类的生产、生活和探索宇宙大门提供了有力的技术支持，它的发展趋势将一直伴随着人类的探索和发展。
高中物理第十六章动量守恒定律第5节反冲运动火箭讲义含解析新人教版选修3_5
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，这个现象叫做反冲。
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-反冲运动、火箭
作业
1.到图书室、阅览室了解有关火箭 的知识
2.按照课本上“做一做”介绍的方 法，自制一枚小火箭
3.完成P22“问题与练习”
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。
正确答案 ： 2.5m/s
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。
3. 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 mv+MV=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
练一练
机关枪重8Kg，射出的子弹质量为 20g，若子弹的出口速度为1000m/s， 则机枪的后退速度是多少？
你认识它们吗？
俄
中国
美
罗
国
斯
大
能
力
源
神
号
号
欧
日
洲
本
阿
M
丽
系
亚
长征系列
动量守恒定律的应用3--反冲现象与火箭的发射
L
M m h M
例3.如图所示，在光滑的水平面上放有一个物体M，物体上有一 光滑的半圆弧轨道，轨道半径为R，最低点为C，两端A、B等高 ，现让小滑块m从A点静止下滑，在此后的过程中，则（ ）
B
动量定理守恒定律应用4 ---碰撞问题的变式
碰撞变式1：弹簧+两物体
例1.如图，在光滑水平面上，有质量分别为3m和m的A、B两 物体，A与轻弹簧的一端相连，弹簧另一端自由，A以速度 v0向右运动，则： （1）运动过程中弹簧的最大弹性势能为多少？ （2）A、B分离后各自速度多大？
M L M m M x船 L M m x人
总结：
1.条件： （1）系统原来静止 （2）系统所受合外力为零或某一方向上合外力为零 2.结论： （1）定性： 人动，船动；人静，船静；人快，船快；人慢，船慢；人 左，船右；即运动性质完全一样。 （2）定量： 任一时刻各自的速率与质量成反比：
2.影响火箭飞行速度的因素：
M v ( 1)v m
'
（2）火箭的质量比 （火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量比）
教材P13， P14
三.反冲运动的应用-----人船模型
例1、长为L、质量为M的小船停在静水中，一 个质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不 计水的阻力，求船和人相对地面的位移各为多少？
A B
碰撞变式2：光滑槽问题
例2、质量为M的带有1/4光滑圆弧轨道的小车静止置于光滑水平 面上，如图4所示，一质量也为M的小球以速度v0水平冲上小车， 到达某一高度后，小球又返回小车的左端，则 ( ) BC A．小球以后将向左做平抛运动 B．小球将做自由落体运动 C．此过程小球对小车做的功为 D．小球在弧形槽上上升的最大高度为
4.6 动量守恒定律 反冲运动
定律得
m1v1 m2v2 m1v10 m2v20
v2
m1v10 m1v1 m2
0.01×600 - 0.01×100 =
2
m/s
2.5 m/s
例2 一门炮身的质量是1.0×103 kg 的大炮，水平发射 一枚质量是 2.5 kg 的炮弹,如果炮弹从炮筒中飞出的速度是 600 m/s , 求炮身后坐的速度.
有效负荷 第一级火箭 第二级火箭
第三级火箭
火箭结构示意图
中国航天事业的成就 航天技术包括运载火箭、人造卫星、航天发射场、地 面测控网和卫星地面站等几大系统，它是现代科学技术和 基础工业最新成就的综合效应。我国航天事业的兴起和发 展，体现了中国人自立于世界民族之林的志气和能力。我 国航天技术现已达到世界先进水平。
4. 讨论 动量守恒定律是自然界最重要、最普遍的规律之一。 它不只适用于两个物体间的相互作用，也适用于一个包括 任何数目的系统内多个物体间的相互作用。动量守恒定律 比牛顿定律的适用范围要广泛得多。动量守恒定律不但能 解决低速问题，而且能处理接近于光速的运动问题；动量 守恒定律不但适用于宏观物体，而且适用于微观粒子的相 互作用。小到微观粒子，大到天体系统，无论相互作用的 是什么力，动量守恒定律都是适用的。
所以
m1v1 + m2v2 = 0
v2
m1 m2
v1
2.5 600 1.0 103
m/s 1.5
m/s
负号表示v2 的方向同炮弹飞出的方向相反，即炮身 的速度方向是向后的，大小是1.5 m/s。
练习
1. 平射炮发射一枚炮弹的过程中（忽略地面摩擦），
下列哪个说法不正确的是源自（ C）东方红2号
高中物理第一章动量守恒定律6反冲现象火箭课件新人教版选择性必修第一册
Δm
mΔv＋Δmu＝0，解得Δv＝－ u，其中Δm为火箭在极短时间内喷射
m
燃气的质量，喷出燃气相对于喷气前火箭的速度为u，喷出燃气后火
箭的质量为m，火箭喷气后速度的增加量为Δv.
典例示范
例3 一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，
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 m/s～5 000
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
越大
越大
比．喷气速度________，质量比________，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________工具，如发射探测
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，发动机每秒喷气20次．
(1)当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？
(2)运动第1 s末，火箭的速度多大？
针对训练2 如图所示，某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上
的质量为M(含水)的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质
量为m的水以相对地面为v0的速度竖直向下喷出．已知重力加速度为g，
空气阻力不计，下列说法正确的是(
)
A．火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力
B．水喷出的过程中，火箭和水的机械能守恒
Mv0
C．火箭获得的最大速度为
M−m
2 02
D．火箭上升的最大高度为
2 －
答案：D
2
学科素养提升❸ 反冲运动中的“人船模型”
人的高度，可以把人看作质点)(
)
16.5 反冲运动 火箭
共同决定。要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料， 目前
三级火箭
( M m ) 1 M ( 1) 1 m m
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。
火 箭 发 射多 级 分 离：
敢上九天揽月
东方红一号：1970年4月24日21:35
课 堂 小 结 ：
反 冲 运 动 火 箭
反 冲 运 动
1. 定义：反方向运动 2. 原理：动量守恒定律 3. 常见反冲运动：火箭、喷气式飞机等
1. 发展：从宋代开始 火 箭 2. 原理：动量守恒定律 3. 速度 ①喷气速度 ʋ
M ②质量比 m
水火箭的发射：
水火箭的制作：
我国三大“航天城”：
3.西昌卫星发射中心：
地处四川省凉山彝族自治州境内，始建于1970年，是我国现代 化的卫星发射试验基地，在国际上享有极高的盛誉，号称“东方休 斯敦”(休斯敦是美国的航天城)。1984年，首次执行发射地球同步 卫星的任务。该中心的工作重点是：以“长征三号”、“长二捆” 为运载工具，发射通信卫星、广播卫星和气象卫星。迄今为止，西 昌这个航天城已经把近二十颗中、外卫星送上了太空，我国制造的 长征系列火箭，正是从这里打开了一个“天窗”。
我国三大“航天城”：
2.太原卫星发射中心：
地处太原盆地，始建于1966年初，是相当理想的极轨卫星发射 基地，被誉为我国“气象卫星的故乡”。1988年9月7日，该中心首 次用长征四号运载火箭发射了我国第一颗太阳同步轨道卫星，使我 国成为世界上能够独立发射气象卫星的国家之一，1990年9月3日， 它又将我国第二颗气象卫星“风云1号”和搭载大气探测气球卫 星——“大气1号”送入了预定的太阳同步轨道。
课件1：1.6 反冲现象 火箭
M
所以绳的总长为：L h s M m h M
课堂小结
反冲 反 冲 运动 现 象 火 箭
火箭
1. 定义： 2. 原理：动量守恒定律 3. 常见反冲现象：烟花、射击
1. 发展：从宋代开始 2. 原理：动量守恒定律
在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以动量
守恒。以火箭的速度方向为正方向，发射前的总动量
为0，发射后的总动量为mv. 燃气的总动量为 -(M-m)v1
由动量守恒得
mv-(M-m)v1=0，v
(M
m)v1 m
(
M m
1)v1
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共同决定。要提高喷气速度，就要使用高质量的
第一章 动量守恒定律
6 反冲现象 火箭
学习目标
1.了解反冲现象及反冲现象的典型事例. 2.能够应用动量守恒定律解决反冲现象. 3.了解火箭的飞行原理及决定火箭最终速度大小的 因素．
一、反冲 1. 定义 ：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 示例：
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。
我国的火箭发展史： 1975822060年01374— 5年近年月—1现4210月开48月代日2始1—0—5日研—日——究“—“—现—长长东“代“征征风天火神”一5舟箭号州系号一”五列”号洲号运发”际”载射货导发火成运弹射箭功飞发成船射功成功
力，人从船头走到船尾的过程中，问船对地面的位移
高中物理第1章动量守恒定律6反冲现象火箭新人教版选择性必修第一册
典例剖析
典例 1 质量为 m 的炮弹沿水平方向飞行，其动能为 Ek，突然在
空中爆炸成质量相同的两块，其中一块向后飞去，动能为E2k，另一块向
前飞去，则向前的这块的动能为( B )
A．E2k
B．92Ek
C．94Ek
D．9＋24
2 Ek
解析：炮弹开始时动能 Ek＝12mv2，解得 v＝ 2mEk，其中一块动能 为E2k＝12×m2 v21，解得 v1＝ 2mEk；根据动量守恒定律得，mv＝－m2 v1＋m2 v2，解得 v2＝3 2mEk，则动能 Ek′＝12×m2 v22＝92Ek。故 B 正确。
知识点 2 火箭
1．工作原理：应用了反冲的原理，火箭靠喷出气流的反冲作用而 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通常为2 000～5 000 m/s。
(2)火箭获得的速度大小：Δv＝－Δmmu，式中 Δm 为 Δt 时间内 __喷__射__燃__气___的质量，m 为喷出燃气后__火__箭___的质量，u 为喷出的__燃__气___ 相对喷气前火箭的速度。
点评：在人船模型中，某物体位移易误认为相对另一物体的位移， 在解题中要注意。
课堂达标检测
1．体现中华民族宝贵精神财富的四大发明广为流传。它不仅促进 了古代科学发展和技术进步，对现代科技仍具有重大意义。下列说法正 确的是( D )
A．放鞭炮时，鞭炮炸响的瞬间，动量守恒但能量不守恒 B．火箭是我国的重大发明，现代火箭发射时，火箭点火离开地面 加速向上运动，是地面对火箭的作用力作用的结果 C．火箭喷出燃气速度越大，火箭本身质量与火箭喷出物质质量之 比越大，火箭获得速度越大 D．装在炮筒中的火药燃烧将炮弹加速推出炮口的同时，炮身后 坐，这是反冲现象
新教材高中物理第1章动量守恒定律6反冲现象火箭课件新人教版选择性必修第一册
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.运动特点:两个物体的运动特点是“人”走“船”行,“人”停
“船”停。
3.处理“人船”模型问题的两个关键。
的距离。
-
答案:
解析:由于水平面光滑,系统水平方向上动量守恒,设同一时
刻小球的水平速度大小为v1,大球的水平速度大小为v2,由水
平方向动量守恒有mv1=m'v2,
'
所以 =
设小球到达最低点时,小球的水平位移为x1,大球的水平位移
为x2,
则
=
=
'
,
由题意 x1+x2=R-r
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
定律有mv+(m车-m)v'=0
.
v'=v=×2.9
-
-.
m/s=-0.1 m/s
车
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
得v min=4v0。
二 火箭原理
重难归纳
1.工作原理。
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mΔv+Δmu=0
课件4：16.5反冲运动 火箭
思考讨论
火箭的飞行是由于火箭喷出的气体向 后推周围的空气，空气对火箭有一个向 前的反作用力使火箭前进。这种认识是 否正确？
提示：外太空是真空的，没有空气
典例解析
例2 总质量为M的火箭被飞机释放时的速度为v0， 方向水平．释放后火箭立即向后以相对于地面的 速率u喷出质量为m的燃气，则火箭相对于地面的 速度变为多少？
第十六章 动量守恒定律
5 反冲运动 火箭
复习：
1、动量守恒定律的内容是什么？ 2、动量守恒的条件是什么？
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、反冲运动
1、反冲
定义？ 如何产生？ 特点有哪些？
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。
思考
1. 射击运动员在射击比赛时,总是把枪托抵在自 己的肩上,这是为什么?
一个速度，动量总量不变，所以人也可以有一个反向的速
度，可以离开冰面，D正确；
故选：D．
典例解析
例1 若炮管与水平面夹角为α角射击炮弹，炮身重M， 炮弹重m，炮弹射击的速度为v0，射击后炮身后退的 速度为多少？
提示：根据水平方向动量守恒， 有Mv’-mv0cosα=0
2、“人船模型”问题
探究：质量为m的人站在质量为M、长为L的静止小船的右 端, 当他向左走到船的左端时,船前进的距离是多少?
2.一人静止于完全光滑的冰面上，现欲滑离冰面，以
下方法可行的是：
A. 向后踢腿
B.手臂向上摆
C.在冰面上滚动
D.将外衣水平抛出
解析：AB、以人作为整体为研究对象，向后踢腿或手臂
向前甩，人整体的总动量为0，不会运动起来，故AB错误；
反冲运动火箭
mv1 Mv2 0 mv1t Mv2 t 0
ms1 Ms2 0
故有：ms1 Ms2
S2
L
S1
s1 s2 L
课堂练习
【 1 】采取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
h
解：取人和气球为对象，系统开始静止且同时开始 运动，可知系统所受外力之和为零。人到地面时， 人对地的位移为Ｈ，设气球对地位移h（如图所示）， 则根据动量守恒定律
Ｈ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
mH Mh
(M+m)H
因此绳的长度至少为 L=H+h= M
地面
解：设枪身后退速度方向为正，则子弹运动方 向为负。 根据动量守恒定律有： 0 Mv1 mv2
即：
m v2 0.0086 735 v1 m / s 1.6m / s M 3.95
4.
载人气球原来静止在空中（如图所示），质量为M， 下面拖一条质量不计的软梯，质量为m的人（可视为 质点）站在软梯上端距地面高度为Ｈ，若人要沿轻绳 梯返回地面，则绳梯的长度L至少为多长？
第四节 反冲运动火箭
温故知新
1.动量守恒定律内容
p p' , m1v1 m2v2 m1v1 'm2v2 '
2.动量守恒的条件 不受外力（合力=0） 内力远大于外力 某方向满足以上条件
身边的反冲运动
一、反冲运动
1.定义：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向相 反方向运动的现象． 2.特点：
反冲现象 火箭
巩固提升3
一辆装满水的消防车静止在水平地面上。消防车的总质量为M，车上 固定一支高压水枪。某时，高压水枪突然相对于地面以速度v水平向 后喷射水。已知喷出水的质量为m，忽略消防车前进所受的阻力，求 消防车前进的速度以及对水做的功。
巩固提升4
火箭喷气发动机每次喷出质量为m=200g的气体，喷出的气体相对地面 的速度v=1000m/s。设火箭的初质量M=300kg，发动机每秒喷气20次， 在忽略地球引力及空气阻力的情况下，火箭在第一秒末的速度是多大？
教材原题3
用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体 和卫星一起以7.0×103m/s 的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的 质量为500kg，最后一节火箭壳体的质量为100kg。某时刻火箭壳体与 卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为 1.8×103m/s。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的 速度是多大？分离后它们将如何运动？
巩固提升5
中国“天宫二号”空间实验室采用实验舱和资源舱两舱构型，全长10.4m，最大 直径3.35m，太阳翼展宽约18.4m，质量为8.6T。在“神舟十一号”飞船与“天宫 二号”自动交会对接过程中(如图所示)，假设两个航天器的相对速度要从之前的 10km/s降到0.2m/s。飞船上有像手一样的捕获装置，会先伸出手来把“天宫二号” 紧紧抓住。若“神舟十一号”飞船从后加速追上“天宫二号”，假定“神舟十一 号”飞船在对接前的质量为6T，发动机喷射燃料的速度为3000m/s，估算“神舟 十一号”飞船需要喷射多少燃料。
巩固提升6
某实验小组发射自制水火箭，火箭外壳重2kg，发射瞬间将壳内质量为 4kg的水相对地面以10m/s的速度瞬间喷出，已知重力加速度g=10m/s2， 空气阻力忽略不计，火箭能够上升的最大高度为多少？
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练习内容：动量守恒定律 反冲 火箭
命题人：郝宇哲 审题人：李欣 命题时间：2016.12.6
1、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
2、如图所示，位于光滑水平桌面上的小滑块P 和Q 都可视作质点，质量相等。
Q 与轻质弹簧相连。
设Q 静止，P 以某一初速度向Q 运动并与弹簧发生碰撞。
在整个碰撞过程中，弹簧具有的最大弹性势能等于( )
A ．P 的初动能
B ．P 的初动能的
C ．P 的初动能的
D ．P 的初动能的 3、质量为m 的小球A 以速度v 0在光滑水平面上运动，与质量为2m 的静止小球B 发生对心碰撞，则碰撞后小球A 的速度大小v A 和小球B 的速度大小v B 可能为（ ）
A ．v A =v 0，v
B =v 0 B ．v A =v 0，v B =v 0
C ．v A =v 0，v B =v 0
D ．v A =v 0，v B =v 0
4、在光滑的水平地面上有两全相同的弹性小球A 和B ，质量都是m ，现B 静止，A 向B 运动，发生正碰．已知在碰撞过程中总机械能守恒，两球压缩得最紧时的弹性势能为E p ，则碰前A 球的速度大小等于（ ）
（A ） （B ） （C ） （D ）
5、A 、B 两球沿同一条直线运动，图示的x ﹣t 图象记录了它们碰撞前后的运动情况，其中a 、b 分别为A 、B 碰撞前的x ﹣t 图线，c 为碰撞后它们的x ﹣t 图线．若A 球质量为1kg ，则B 球质量是（ ） A.0.17kg B.0.34kg C.0.67kg D.1.00kg
6、如图所示，两个质量都是M=0.4kg 的砂箱A 、B ，并排放在光滑的水平桌面上，一颗质量为m=0.1kg 的子弹以v 0=140m/s 的水平速度射向A ，射穿A 后，进入B 并同B 一起运动，测得A 、B 落地点到桌边缘的水平距离之比为1：2，求子弹刚穿出砂箱A 时的速度v 1及砂箱A 、B 离开桌面时的速度是多
大？
7、如图所示，在光滑的水平面上放着一个质量为M=0.39kg 的木块（可视为质点），在木块正上方有一个固定悬点O ，在悬点O 和木块之间连接一根长度为0.4m 的轻绳（轻绳不可伸长且刚好被拉直）．有一颗质量为m=0.01kg 的子弹以水平速度V 0射入木块并留在其中（作用
时间极短），g 取10m/s 2
，要使木块能绕O 点在竖直平面内做圆周运动，求：子弹射入的最小速度．
8、如图所示，两个完全相同的可视为质点的物块A 和B ，质量均为M ，靠在一起静止在水平面上但不粘连。
O 点左侧水平面光滑、右侧水平面粗糙，A 、B 与粗糙水平面间的动摩擦因数均为μ。
一颗质量为m 、速度为v 0的子弹水平穿过A 后进入B ，最后停在B 中，与B 的共同速度为v ，子弹与B 到达O 点前已相对静止。
（已知重力加速度为g ）求：①子弹穿过A 时子弹的速度大小②A 、B 两物块停止运动时两物块的距离
9、在光滑的水平面上，一质量为m A =0.1kg 的小球A ，以8 m/s 的初速度向右运动，与质量为m B =0.2kg 的静止小球B 发生弹性正碰。
碰后小球B 滑向与水平面相切、半径为R=0.5m 的竖直
放置的光滑半圆形轨道，且恰好能通过最高点N
后水平抛出。
g=10m/s
2。
求：
(1)
碰撞后小球B 的速度大小；(2) 小球B 从轨道最低点M 运动到最高点N 的过程中所受合外力的冲量；(3) 碰撞过程中系统的机械能损失。