第一章6 反冲现象 火箭-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册同步导学案配套教参（人教版，多选）

6　反冲现象　火箭 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道什么是反冲运动；知道火箭的工作原理。 2.能利用动量守恒定律解释反冲现象。 3.知道人船模型和爆炸类问题都可以看成反冲运动问题处理。 1.核心素养 建立反冲运动模型、人船模型的科学思维。 2.关键能力 物理建模能力和分析推理能力。 授课提示：对应学生用书第31页 反冲现象 1．定义：大炮发射炮弹后，炮身的后退运动叫作反冲。 2．特点 (1)系统内力很大，外力可忽略。 (2)反冲运动中，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。 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，火箭获得的速度就越大。 授课提示：对应学生用书第32页 　对反冲运动的理解 　在生活中常见到这样的情形：吹饱的气球松手后喷出气体，同时向相反方向飞去；乌贼向后喷出水后，它的身体却能向前运动。结合这些事例，体会反冲运动的概念，并思考以下问题： 　 (1)反冲运动的物体受力有什么特点？ 提示：物体的不同部分受相反的作用力，在内力作用下向相反方向运动。 (2)反冲运动过程中系统的动量、机械能有什么变化？ 提示：反冲运动中，相互作用的内力一般情况下远大于外力，所以系统的动量守恒；反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的机械能增加。 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，所以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机械能，所以系统的总动能增加。 2．讨论反冲运动应注意的三个问题 (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，则另一部分运动方向应为负方向。 (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，再应用动量守恒定律列方程。 (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进行研究。 　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)橡皮塞水平喷出时，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)橡皮塞喷出的方向与水平方向成60°角时，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 mv＋(M－m)v′＝0 v′＝－ v＝－×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 mvcos 60°＋(M－m)v″＝0 v″＝－＝－ m/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 反冲问题的三点注意 1.内力的存在不会影响系统的动量守恒。 2.内力做的功往往会改变系统的总动能。 3.要明确反冲运动对应的过程，弄清初、末状态的速度大小和方向的对应关系。　 　1.如图所示，我国自行研制的“歼15”战斗机挂弹飞行时，接到命令，进行导弹发射训练，当战斗机水平飞行的速度为v0时，将总质量为M的导弹释放，刚释放时，导弹向战斗机飞行的反方向喷出对地速率为v1、质量为m的燃气，则喷气后导弹相对地面的速率v为(　　) A．　　　　　　 B． C． D． 解析：以导弹飞行的方向为正方向，导弹被战斗机释放后导弹喷出燃气前后瞬间，根据动量守恒定律得 Mv0＝(M－m)v－mv1， 解得v＝。 答案：D 2．如图所示，进行太空行走的航天员A和B的质量分别为80 kg和100 kg，他们携手远离空间站，相对空间站的速度为0.1 m/s