1.6 反冲现象 火箭 自主学历案 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

高一物理 《反冲现象 火箭》自主学历案 【学习目标】 1.能说出反冲概念，分析总结反冲特点。 2.能用动量守恒定律分析、解决有关反冲运动的问题。 3.能说出反冲现象在生活中的应用。 4.知道火箭的原理，会对火箭喷气后各物理量的变化进行计算。 【学习重难点】 重难点：1.用动量守恒定律分析、解决有关反冲运动的问题（重点）。 2.对火箭喷气后各物理量的变化进行计算 【学习过程】 阅读课本25页—27页，完成以下知识梳理与总结 一、反冲现象 1.概念：一个静止的物体在__________（填“内力”或“外力”）的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分向__________（填“相同”或“相反”）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，相互作用的内力一般情况下远 （填“大于”或“小于”）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 （填“守恒”或“不守恒”）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转化为机械能，所以系统的机械能 （填“增大”或“不变”或“减小”）。 3．反冲现象的应用及防止： （1）应用：______________________________。 （2）防止：______________________________。 练习1.乌贼在水中运动方式是十分奇特的，它不用鳍也不用手足，而是靠自身的漏斗喷射海水推动身体运动，在无脊椎动物中游泳最快，速度可达15 m/s。逃命时更可以达到40 m/s，被称为“水中火箭”。如图所示，一只悬浮在水中的乌贼，当外套膜吸满水后，它的总质量为4 kg，遇到危险时，通过短漏斗状的体管在极短时间内将水向后高速喷出，从而迅速逃窜，喷射出的水的质量为0.8 kg，则喷射出水的速度为(　　) A．200 m/s B．160 m/s C．75 m/s D．60 m/s 练习2.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) 2、 火箭 1.原理：火箭的发射利用了________。 课本探究： （1）质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止，由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止状态。这个人手中拿着一个质量为Δm的小物体。现在他以相对于飞船为u的速度把小物体抛出。 (1)抛出时，人和小物体的受力有什么特点？ (2)小物体的动量改变量是多少？ (3)人的动量改变量是多少？ (4)人的速度改变量是多少？ （2）火箭飞行时喷射出质量为Δm的燃气，燃气相对喷气前火箭的速度是u，喷出气体后火箭的质量是m。求火箭在这一次喷气后增加的速度Δv。 2.影响火箭获得速度大小的两个因素： （1）喷气速度越______，火箭获得速度越大 （2） 质量比越大，火箭获得速度越大． 练习3.将模型火箭放在光滑水平面上点火，燃气以某一速度从火箭喷口在很短时间内全部喷出。火箭在水平面上滑行，在燃气从火箭喷口喷出的过程中，下列说法正确的是(空气阻力可忽略)(　　) A.火箭对燃气作用力的冲量大于燃气对火箭作用力的冲量 B.火箭对燃气作用力的冲量小于燃气对火箭作用力的冲量 C.火箭的动量比喷出燃气的动量大 D.火箭的动能比喷出的燃气动能小 练习4. 一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1 000 m/s(相对地面)，设火箭与燃料总质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次。求： (1)原来静止的火箭第三次喷气后的速度大小； (2)运动第1 s末，火箭的速度大小。 【自我评价】 1.一个连同装备共100 kg的宇航员，在离飞船45 m的位置与飞船处于相对静止的状态．装备中有一个高压气源，能以50 m／s的速度喷出气体．宇航员为了能在10 min时间返回飞船，则他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出的气体质量是多少？ 2.用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为，最后一节火箭壳体的质量为。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？ 3．一个士兵坐在皮划艇上他连同装备和皮划艇的总质量是。这个士兵用自动步枪在内沿水平方向连续射出10发子弹每发子弹的质量是子弹离开枪口时相对步枪的速度是。射击前皮划艇是静止的不考虑水的阻力。 （1）每次射击后皮划艇的速度改变多少？ （2）连续射击后皮划艇的速度是多大？ （3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？ 答案 练习1.B　[乌贼逃命时的速度为v1＝40 m/s，设乌贼向前逃窜的方向为正方向，由系统动量守恒得0＝(m－m0)v1－m0v2，可得v2＝v1＝×40 m/s＝160 m/s，故选B。] 练习2.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 m/s。 (2)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒。以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向， 有mv′cos 60°＋(M－m)v1′＝0 v1′＝－＝－ m/s＝－0.05 m/s 负号表示小车运动方向与橡皮塞运动的水平分运动方向相反，反冲速度大小是0.05 m/s。 练习3.答案　D 解析　根据牛顿第三定律，火箭与燃气之间作用力的大小相等，方向相反，作用时间相同，根据冲量的定义式I＝Ft可知，火箭对燃气作用力的冲量大小等于燃气对火箭作用力的冲量大小，故A、B错误；根据动量守恒定律，系统初动量为零，所以末动量也为零，即火箭的动量与燃气的动量大小相等，方向相反，故C错误；根据动量与动能的关系Ek＝，二者动量大小相等，但火箭的质量大，所以火箭的动能小，故D正确。 练习4.答案　(1)2 m/s　(2)13.5 m/s 解析　(1)方法一　喷出气体的运动方向与火箭运动的方向相反，系统的动量守恒。 第一次气体喷出后，设火箭速度为v1，有(M－m)v1－mv＝0 所以v1＝ 第二次气体喷出后，设火箭速度为v2，有(M－2m)v2－mv＝(M－m)v1 所以v2＝ 第三次气体喷出后，火箭速度为v3，有(M－3m)v3－mv＝(M－2m)v2 所以v3＝＝ m/s≈2 m/s。 方法二　选取整体为研究对象，运用动量守恒定律求解。 设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出三次气体为研究对象，根据动量守恒定律，得 (M－3m)v3－3mv＝0 所以v3＝≈2 m/s。 (2)发动机每秒喷气20次，以火箭和喷出的20次气体为研究对象，根据动量守恒定律得 (M－20m)v20－20mv＝0 故v20＝≈13.5 m/s。 自我评价 1. 2. 3. 第 1 页 共 4 页 学科网（北京）股份有限公司 $$