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

第一章 动量守恒定律 1.6反冲现象 火箭 水上飞人表演 吹饱气松开的气球 点燃飞出的“窜天猴” 观察与思考：飞人、气球、窜天猴做什么运动？ 有什么共同特点？ 导入新知 2、理解火箭的飞行原理，能够应用动量守恒定律分析火箭飞行的问题 1、了解反冲现象及反冲现象在生活中的应用 重点 难点 素养目标 2. 反冲规律： （1）、动力学角度： m1 m2 v1 v2 F′ F (3)、动量角度： （2）、功能角度： 表示作用后的两部分运动方向相反 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。 1.定义： 物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。 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。 内力远远大于外力，反冲现象中系统动量守恒。 一、反冲 3.反冲现象的应用与防止 应用：农田、园林的喷灌装置 防止：枪身反冲，影响射击准确性 一、反冲 例1.如图所示，狙击枪重M＝8 kg，射出的子弹质量m为20 g，若子弹射出枪口时的速度为v＝1 000 m/s，不计人对枪的作用力，则枪的后退速度v'是多大？ 解：子弹和枪组成的系统动量守恒， 以子弹的速度方向为正方向。 0＝mv－Mv' 解得v'＝2.5 m/s。 例题精选 2.如图所示，自行火炮车同炮弹的总质量为M，炮管水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮车的速度变为v2，仍向右行驶，则炮弹相对炮筒的发射速度v0为 A. B. C.D. 自行火炮车水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒。设向右为正方向，发射前动量之和为Mv1，炮弹相对炮筒的发射速度为v0，则炮弹对地的速度为v0＋v2，发射后系统的动量之和为(M－m)v2＋m(v0＋v2)，由Mv1＝(M－m)v2＋m(v0＋v2)，解得v0＝，故选B。 例题精选 反冲运动应注意的两个问题 (1)速度的方向性 (2)速度的相对性 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。 反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，先将各速度转换成相对同一参考系的速度(地面上物体一般指对地速度)，再列动量守恒方程求解。 一、反冲 现代的结构 现代的火箭发射 现代的火箭 二、火箭 中国“长征”系列运载火箭主要型号型谱 二、火箭 1.定义： 2.工作原理：动量守恒定律 极短时间Δt内 M— 火箭发射前的总质量为M m — 喷射燃气质量 v1— 喷出燃气相对对面的速度 v — 喷气后火箭相对地面的速度 现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得反作用力向前推进的飞行器. 以火箭为参考系，火箭和燃气的总动量守恒 0＝mv－(M－m)v1 得v＝v1＝(－1)v1 二、火箭 3.火箭能达到的最大飞行速度，主要取决于两个因素 （1）喷气速度 （2）火箭质量比： 这个比值一般小于10，否则火箭结构的强度会出现问题 火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比 现代液体燃料火箭的喷气速度约为2.5km/s，提高到3~4km/s需要很高的技术水平 4.现代火箭的应用 作为运载工具，发射探测仪器、常规弹头、核弹头、人造卫星和宇宙飞船 v＝v1＝(－1)v1 二、火箭 (1)烟花点火升空，是地面对烟花的反作用力作用的结果。(　　) (2)火箭加速上升的过程中，火箭的动量守恒，机械能也守恒。(　　) × × 知识辨析 例题精选 例3.某物理兴趣社在社团活动中发射水火箭如图所示，已知水火箭总质量为3 kg，在极短时间内将2 kg的水以对地8 m/s的速度喷出。空气阻力可忽略，g取10 m/s2，下列说法正确的是 A.该过程中系统机械能守恒 B.水火箭靠空气给的反作用力加速 C.喷水后水火箭获得的速度为20 m/s D.水火箭上升的最大高度约为12.8 m √ 例题精选 例4.在某次火箭发射过程中，假设火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体喷出时的速度v＝1 000 m/s。设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次。求： (1)当第三次喷出气体后，火箭的速度大小； (2)运动第1 s末，火箭的速度大小。 解：(1)第三次喷出气体后，共喷出的气体质量m1＝3×0.2 kg＝0.6 kg 以火箭初速度方向为正方向，根据动量守恒定律得(M－m1)v1－m1v＝0， 解得v1≈2 m/s (2) 1 s末发动机喷气20次，共喷出的气体质量为m2＝20×0.2 kg＝4 kg 根据动量守恒定律得(M－m2)v'－m2v＝0 则得火箭1 s末的速度大小为v'≈13.5 m/s。 例题精选 分析火箭类问题应注意的三个问题 在应用动量守恒定律时，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象。（注意反冲前、后各物体质量的变化） 若不是同一参考系要设法转换，一般情况要转换成对地的速度。 1.火箭在运动过程中，随着燃烧质量不断减小。 2.明确两部分物体初、末状态速度的参考系是否为同一参考系。 3.列方程时要注意初、末状态动量的方向。 例题精选 反冲 反冲现象 规律： 原理：反冲 火箭类问题应注意的三个问题 火箭 动力学角度 定义 反冲现象的应用及防止 功能角度 动量角度 影响火箭飞行最大速度的因素：喷气速度、质量比 课堂小结 Lavf58.46.101 $