第一章 6 反冲现象 火箭-2022-2023学年高二新教材物理选择性必修第一册【步步高】学习笔记（人教版）

6　反冲现象　火箭 [学习目标]　1.了解反冲的概念及反冲现象的防止和应用.2.知道反冲现象的原理，会应用动量守恒定律解决有关反冲现象的问题.3.知道火箭的原理及其应用，会对火箭喷气后各物理量的变化进行计算． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、反冲现象 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．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：喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，它们都靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度． 2．决定火箭增加的速度Δv的因素 (1)火箭喷出的燃气相对喷气前火箭的速度． (2)火箭喷出燃气的质量与火箭本身质量之比． 1．判断下列说法的正误． (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)在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行．(　√　) (5)火箭点火后离开地面向上加速运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果．(　×　) 2.如图所示，小船静止在水面上，站在船尾的人不断将鱼抛向左方船头的舱内，将一定质量的鱼抛完后，关于小船的速度和位移，下列说法正确的是(　　) A．向左运动，船向左移动了一些 B．小船静止，船向左移动了一些 C．小船静止，船向右移动了一些 D．小船静止，船不移动 答案　C 解析　人、船、鱼组成的系统动量守恒，开始时系统静止，动量为零，由动量守恒定律可知，最终，船是静止的；在人将鱼向左抛出而鱼没有落入船舱的过程中，鱼具有向左的动量，由动量守恒定律可知，船(包括人)具有向右的动量，船要向右移动，鱼落入船舱后船立即停止运动，如此反复，在抛鱼的过程中船要向右运动，最终船要向右移动一些，C正确． 3．想一想：近几年，我国的探月工程稳步推进，假如在月球上建一座飞机场，螺旋桨飞机能够起飞吗？如果不能应怎么办？ 答案　不能起飞，螺旋桨飞机是靠转动的螺旋桨与空气的相互作用力飞行的，不能在真空中飞行．要在真空中飞行，可以利用反冲原理，像火箭那样完成飞行． 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、反冲运动的理解和应用 导学探究 仔细观察下列图片并思考以下问题： (1)如图甲所示，吹大的气球松开开口后如何运动？如图乙、丙所示，章鱼、乌贼在水中是怎样游泳的？ (2)气球、章鱼、乌贼运动时的受力特点是什么？ (3)气球、章鱼、乌贼运动时应用了什么物理原理？ 答案　(1)气球松开开口后，向喷气的相反方向运动；章鱼、乌贼先把水吸入体腔，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 (2)气球及其喷出的气体，章鱼、乌贼及其喷出的水，在内力作用下向相反方向运动，且相互作用的内力远大于外力或在某一方向上内力远大于外力 (3)反冲原理 知识深化 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，系统不受外力或内力远大于外力，遵循动量守恒定律或在某一方向上动量守恒． (3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加． 2．讨论反冲运动应注意的两个问题 (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，则反方向运动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，将各速度转换成相对同一参考系的速度，再列动量守恒方程． 例1　如图，反冲小车静止放在水平光滑玻璃板上，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，系统总动量为零．以橡皮塞水平运动的方向为正方向 根据动量守恒定律有，0＝mv＋(M－m)v1 v1＝－v＝－×2.9 m/s＝－0.1 m/s 负号表示小车运动方向与橡皮塞水平运动的方向相反，反冲速度大小是0.1