第06讲 反冲现象 火箭-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教2019选择性必修一）

第06讲 反冲现象 火箭 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 1．了解反冲运动及反冲运动的典型事例．　 2．能够应用动量守恒定律分析反冲运动问题．　 3．了解火箭的飞行原理及决定火箭最终速度大小的因素． 1．理解反冲运动原理，会应用动量守恒定律解决有关反冲运动的问题． 2．知道火箭的工作原理及其应用． 3．了解航天技术的发展和宇宙航行. 4．动量守恒定律在人船模型中的应用． ( 知识精讲 ) 知识点01 火箭与反冲 1、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． 2、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． 【即学即练1】下列运动不属于反冲运动的有（　　） A．乒乓球碰到墙壁后弹回 B．发射炮弹后炮身后退 C．喷气式飞机喷气飞行 D．船员划桨使船前进 【即学即练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( ) 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 知识点02 反冲运动与动量守恒定律的理解 1．反冲与动量守恒 反冲运动的产生是系统内力作用的结果，两个相互作用的物体A、B组成的系统，A对B的作用力使B获得某一方向的动量，B对A的反作用力使A获得相反方向的动量，从而使A沿着与B运动方向的相反方向运动．在以下三种情况中均可用动量守恒定律解决反冲运动问题： (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，可以用该方向上动量守恒解决反冲运动问题． 2．在讨论反冲运动时应注意以下几点 (1)速度的反向性：若系统原来静止，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分而言的，两者速度方向相反．可任意规定某一部分的运动方向为正方向，列出动量守恒方程．质量为M的物体以对地速度v抛出一个质量为m的物体，研究剩余部分(M－m)对地反冲速度时，设v的方向为正． 列出的方程式为 mv＋(M－m)v′＝0，得v′＝－v. 由于v′为待求速度，事先可不考虑其方向，由计算结果为负值，表示剩余部分的运动方向与抛出部分速度方向相反． 由于我们已明确剩余部分与抛出部分反向，因此可直接列出两部分动量大小相等方程．即上例可列式为mv＝(M－m)v′，v′＝ v 其中v′为剩余部分的速率． (2)速度的相对性 在反冲运动中，若已知条件是物体间的相对速度，利用动量守恒定律列方程时，应将相对速度转化为绝对速度(一设为对地速度)． 【即学即练3】如图所示，是一种弹射器，总质量为M，其中弹丸的质量为m，弹射器中的弹簧处于压缩状态，系统静止在光滑水平面上．放开弹簧，弹丸以速度v(相对地面)向左飞出，下列说法正确的是(　　) A．底座将以大小为v的速度后退 B．底座将以大小为的速度后退 C．底座将以大小为的速度后退 D．底座将以大小为的速度后退 知识点03 “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．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