第一章 第6节 反冲现象 火箭（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理 选择性必修 第一册（人教版2019）

第6节　反冲现象　火箭 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 能结合动量守恒定律对反冲现象作出解释。 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。 通过实验，探究反冲运动中相关物理量间的关系，分析并得出结论。 了解我国古代对于火箭的发明以及目前我国航天事业的巨大成就，增强对我国科学技术发展的自信。 [对应学生用书P30] 一、反冲现象 1．定义：反冲是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：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)火箭获得的速度大小：由动量守恒定律得mΔv＋Δmu＝0，得Δv＝－u，式中Δm为Δt时间内喷出燃气的质量，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。可见u越大，质量比越大，则火箭获得的速度Δv就越大。 (2)喷气速度：现代火箭发动机的喷气速度通常为2 000～5 000 m/s。 1.(物理与生活)小明同学利用简易小车制作了一个气球反冲动力小车，如图所示。小车在向右喷气的过程中能够向左运动。判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)把小车放在光滑的水平面上，反冲运动过程中，系统的内力做功，系统的总动量虽然守恒，但系统的动能会发生变化。(　　√　　) (2)小车喷气运动过程向左加速运动，是外界空气对小车反作用力的结果。(　　×　　) (3)在没有空气的宇宙空间，小车仍可以加速前行。(　　√　　) 2．(教材拓展P27)“科学漫步” 长征系列运载火箭是我国自行研制的航天运载工具，已经拥有退役、现役共计4代20种型号，有力支撑了以“载人航天工程”“北斗导航”和“月球探测工程”为代表的我国国家重大工程的成功实施，为我国航天事业的发展提供了强有力的支撑。 [对应学生用书P31] 探究点一___反冲运动的理解及应用 乌贼先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体将水喷出，使身体很快地运动。 [问题设计] (1)乌贼喷水运动，体现了什么物理原理？ (2)乌贼喷水能力很强，可使自己从深海中跃起，跳出水面7～8 m高，在乌贼的喷水过程中，能否认为动量守恒？ 提示：(1)乌贼喷水后会获得与喷水反方向的冲量，从而获得前进的速度，体现了反冲原理。 (2)由跳出水面高度可知，乌贼在喷水过程中，内力远大于外力，所以可以认为这个过程中系统的动量是守恒的。 1．反冲运动的三个特点 (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，相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以两部分组成的系统动量守恒或在某一方向动量守恒。 (3)反冲运动中，由于有其他形式的能量转化为机械能，所以系统的机械能增加。 2．应注意的三个问题 (1)速度的方向性：对于原来静止的整体，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就要取负值。 (2)速度的相对性：反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，应先将相对速度转换成相对地面的速度，再根据动量守恒定律列方程。 (3)变质量问题：在反冲运动中常遇到变质量物体的运动，此时应注意研究对象质量的变化。 【例1】 带子弹的步枪质量为5 kg，一颗子弹的质量为10 g，子弹从枪口飞出时的速度为900 m/s，则第一发子弹射出后步枪的反冲速度约为(　　) A．2 m/s B．1.8 m/s C．3 m/s D．4 m/s B　解析：设子弹和枪的总质量为M，子弹的质量为m，以子弹从枪口飞出时速度的反方向为正方向，由动量守恒定律得(M－m)v1－mv2＝0，得v1＝＝ m/s≈1.8 m/s，B正确。 [练1] 如图所示，反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精灯，水蒸气将橡皮塞水平喷出，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。(水蒸气质量忽略不计) (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，求小车的反冲速度。(小车一直在水平方向运动) 答案：(1)0.1 m/s　方向与橡皮塞水平运动的方向相反 (2)0.05 m/s　方向与橡皮塞水平分运动的方向相反 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