1.6 反冲(Word教参)-【优化指导】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

第6节　反冲

[对应学生用书P31]

一、反冲现象

1．定义：一个静止的物体在内力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：(1)反冲运动中，相互作用力常为变力且较大，一般满足内力远大于外力，所以可应用动量守恒定律。

(2)反冲运动过程中，机械能增加。

二、火箭的发射

1．工作原理：火箭靠从尾部喷出的高速气体而获得巨大的推力。

2．影响火箭最大速度的因素：一是向后的喷气速度，二是质量比(即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比)。

(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。(　　√　　)

[对应学生用书P32]

探究点一   反冲现象

发射炮弹时会产生巨大的反冲力，影响连续发射的精确度，因此履带、止退犁在自动火炮中得到了广泛应用。

[问题设计]

当火炮以一定的仰角发射炮弹时，炮弹和火炮动量守恒吗？

提示：火炮发射炮弹时，水平方向上，炮弹和火炮组成的系统的内力远大于地面的摩擦力，动量守恒，但在竖直方向上动量不守恒。

1．系统在静止的状态下发生反冲现象，总动量等于零。

2．在地面上的反冲现象，选取地面为参考系，在太空轨道上，选取轨道为参考系。

3．两部分获得的动能来源于系统内能。

【例1】 (多选)一名士兵坐在皮划艇上，士兵(包含装备)和皮划艇的总质量为120 kg。士兵用自动步枪在1 s内沿水平方向连续射出5发子弹，每发子弹的质量均为10 g，子弹离开枪口时相对枪口的速度均为800 m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑射击过程中水的阻力及总质量的变化。下列说法正确的是(　　)

A．射击过程中士兵和皮划艇组成的系统总动量守恒

B．每射出一颗子弹，皮划艇的速度增大0.067 m/s

C．5发子弹射完后，皮划艇的速度大小为3.3 m/s

D．射击时士兵受到的反冲作用力大小为40 N

BD　解析：不考虑射击过程中水的阻力及总质量的变化，射击过程中士兵、子弹、皮划艇组成的系统总动量守恒，A错误；射击过程系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒可知mv－(M－m)v′＝0，解得v′≈0.067 m/s，即每射出一颗子弹，皮划艇的速度增大0.067 m/s，B正确；连续射击1 s过程中，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，则有5mv－(M－5m)v″＝0，解得v″≈0.33 m/s，C错误；每颗子弹的发射时间为t＝ s＝0.2 s，对子弹，由动量定理可知Ft＝mv－0，解得F＝40 N，由牛顿第三定律可知，枪受到的平均作用力为40 N，则射击时士兵受到的反冲作用力大小为40 N，D正确。

[练1] 一只质量为1.4 kg的乌贼吸入0.1 kg的水，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以2 m/s的速度向前逃窜。求该乌贼喷出的水的速度大小v。

答案：28 m/s

解析：乌贼喷水过程，时间较短，内力远大于外力；选取乌贼逃窜的方向为正方向，根据动量守恒定律得0＝Mv1－mv，解得喷出水的速度大小为v＝＝ m/s＝28 m/s。

探究点二   火箭的发射

火箭飞行的原理比较简单，发动机将气体从箭尾喷口向后高速喷出，获得反冲作用力。

[问题设计]

考虑一下，这个过程中火箭是如何获得动量和能量的，遵循什么规律？

提示：火箭燃料舱内的燃料被点燃后，产生急剧膨胀的燃气，舱壁对燃气的作用力使燃气从尾部高速喷出，燃气对火箭的反作用力推动火箭向前运动。由于燃气和火箭之间的作用力远大于火箭受到的外力，可以认为两者在相互作用的过程中动量守恒。燃气的内能转化为火箭的机械能。

1．分析火箭获得最终速度的两个关键规律

(1)动量守恒定律：所选研究对象是喷出的气体与火箭(不含燃料)。

设火箭开始飞行时的质量为m0，燃料燃尽时的质量为m，则喷出的气体的质量为m0－m，取竖直向上为正方向，由动量守恒得－(m0－m)v＋mv′＝0，得火箭获得的最终速度为v′＝(－1)v，可见，喷出气体的速度越大，质量比越大，火箭获得的最终速度越大。

(2)能量转化：燃气的内能转化为火箭的机械能。

2．参考系

在地面发射的火箭，选取地面为参考系；在太空轨道中发射的火箭选取运行轨道为参考系。

【例2】 (多选)一冲九霄，问鼎苍穹。2024年3月20日，长征八号遥三运载火箭搭载鹊桥二号发射升空，标志着我国广泛的月球探测计划取得重大进展。下列关于火箭的描述正确的是(　　)

A．增加单位时间的燃气喷射量可以增大火箭的推力

B．增大燃气相对于火箭的喷射速度可以增大火箭的推力

C．当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时火箭就不再加速

D．火箭发射时获得的推力来自于喷出的燃气与发射台之间的相互作用