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

该高中物理导学案聚焦动量守恒定律中的反冲现象与火箭原理，以“反冲运动定义—规律分析—应用拓展—火箭模型建构”为主线，通过滑板车实验情境导入，自然衔接课本例题与变式训练，形成由浅入深、层层递进的学习支架，帮助学生建立从生活现象到物理本质的认知路径。 本资料突出物理观念的建构与科学思维的培养，通过典型问题如宇航员返回飞船、火箭喷气速度变化等真实情境，引导学生运用动量守恒定律进行模型建构和科学推理，强化对反冲运动中速度方向性和相对性的理解。习题设计注重层次性与迁移性，涵盖判断题、计算题及开放性讨论，尤其在火箭类问题中强调质量比与喷气速度的影响因素，体现科学论证与质疑创新的核心素养，助力学生形成系统化物理认知体系。

第一章动量守恒定律 6 反冲现象 火箭 【学习目标】 1．理解反冲运动的概念及其特点，理解产生反冲运动的本质。 2．能够运用动量守恒定律分析、解决有关反冲运动的问题。 3．了解火箭的飞行原理及其应用。 【学习重难点】 重点：通过观察和实验,归纳反冲运动的特征，理解反冲运动的原理。 难点：应用动量守恒定律分析实际反冲运动。 课本导练 必备知识 一、反冲运动的理解和应用 1．定义：____________________． 2．规律：___________． 3．反冲现象的应用及防止： （1）应用：______________________________． （2）防止：______________________________． 二、火箭 1．工作原理：____________________． 2．影响火箭获得速度大小的两个因素： （1）喷气速度：____________________． （2）质量比：____________________． 3．现代火箭的主要用途：____________________． 1．一架喷气式飞机（图）飞行的速度是 如果它喷出的气体相对飞机的速度小于 那么以地面为参考系气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果在这种情况下继续喷出气体飞机的速度还会增加吗？为什么？ 2．一个连同装备共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？ 展示讨论 小组讨论课本导练内容，并完成下列问题讨论且进行展示 1．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？ 2．一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？ 一、反冲运动的理解和应用 思维探究 设想一辆在空旷无摩擦地面上的滑板车，上面放着一些标准的烟花火箭．当点燃这些火箭时，它们开始向后喷射气体，并且滑板车以相反的方向获得速度开始移动． （1）请描述和解释滑板车获得的初速度与火箭喷射气体的关系． （2）思考如果火箭喷射的气体流量增加（即每秒钟喷射更多的气体），滑板车的运动会怎样变化？ （3）将这种情况与实际的火箭发射进行比较．思考在火箭升空过程中，其他哪些因素（如空气阻力和地心引力）将影响这个原理的应用，并解析它们如何改变火箭的加速度和速度． 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，所以系统的总动能增加． 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，当被抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反．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，则反方向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，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度．但是动量守恒定律中速度通常为相对地面的速度．因此应先将相对速度转换成相对地面的速度，再列动量守恒定律方程． 火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用． 例1． 如图所示，A、B两艘小船静止在水面上，人甲站在岸边，人乙站在B船上，人乙与B船的总质量是A船的6倍.现将A船以相对于地面的速度v向左推出，当A船到达岸边时，人甲立即以2v将A船推回，人乙接到A船后，再次将它以速度v向左推出.以此重复，直到人乙不能再接到A船，忽略水的阻力且水面静止，则人乙最多可以推船的次数为（ ） A．4 B．5 C．6 D．7 变式训练1． （多选）一名连同装备总质量为 的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船距离为x处与飞船处于相对静止状态.装备中有一个高压气源能以速度 （以飞船为参考系）喷出气体从而使航天员运动.如果航天员一次性向后喷出质量为 的气体，且在规定时间t内返回飞船.下列说法正确的是（ ） A．喷出气体的质量 等于 B．若高压气源喷出气体的质量不变但速度变大，则返回时间小于 C．若高压气源喷出气体的速度变大但动量不变，则返回时间大于 D．在喷气过程中，航天员、装备及气体所构成的系统动量和机械能均守恒 二、火箭 解析火箭类问题应注意的三个问题 （1）火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故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． （2）明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系，如果不是同一参考系要设法予以调整，一般情况要转换成对地的速度． （3）列方程时要注意初、末状态动量的方向． 例2． 如图所示，我国自行研制的第五代隐形战机“歼-20”以速度 水平向右匀速飞行，到达目标地时，将战机上质量为 的导弹自由释放，导弹向后喷出质量为 、对地速率为 的燃气，则对喷气后瞬间导弹的速率下列表述正确的是（ ） A．速率变大，为 B．速率变小，为 C．速率变小，为 D．速度变大，为 变式训练2． 解放军发出4枚“东风快递”（中程弹道导弹），准确击中预定目标，发射导弹过程可以简化为：将静止的质量为M（含燃料）的东风导弹点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体，忽略喷气过程中重力和空气阻力的影响，则喷气结束时东风导弹获得的速度大小是（ ） A． v0 B． v0 C． v0 D． 小结小测 一、课堂小结 二、课堂小测 判断题 (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)反冲运动的原理既适用于宏观物体，也适用于微观粒子。（ ） (3)一切反冲现象都是有益的。（ ） 解答题． 一枚在空中水平飞行的玩具火箭质量为m，在某时刻距离地面的高度为h，速度为v。此时，火箭突然炸裂成A、B两部分，其中质量为的B部分速度恰好为0。忽略空气阻力的影响，重力加速度为g。求： （1）炸裂后瞬间A部分的速度大小v1； （2）炸裂后B部分在空中下落的时间t； （3）在爆炸过程中增加的机械能。 【参考答案】 课本导练 必备知识 【答案】 一、反冲运动的理解和应用 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，所以用枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响． 【答案】 二、火箭 1．工作原理：利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出，使火箭获得巨大的向前的速度． 2．影响火箭获得速度大小的两个因素： （1）喷气速度：现代火箭的喷气速度为2 000～4 000 m/s． （2）质量比：火箭初始时的质量与燃料用完时箭体质量之比．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大． 3．现代火箭的主要用途：利用火箭作为运载工具，如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等． 1．【答案】 飞机的速度仍在增加因为飞机和气体组成的系统动量守恒。 2．【答案】 0.15kg 展示讨论 1．【答案】分离后卫星的速度增加到7.3×103m/s，火箭壳体的速度为5.5×103m/s． 2．【答案】（1）；（2）；（3） 39.98N 一、反冲运动的理解和应用 【答案】 思维探究 （1） （2）滑板车速度加快 （3）空气阻力：当火箭升空时，空气对火箭的运动产生阻碍，这使得火箭需要额外的推力来克服这种阻力.空气阻力会随着速度的增加而增大，降低火箭的加速度和速度. 地心引力：地球引力也对火箭产生向下的力，火箭需要产生足够的推力来克服这个向下的力以及提供向上的加速度。随着火箭离地面越来越远，地心引力会逐渐减小，但对于火箭初期的升空阶段影响非常大. 例1．【答案】B 变式训练1．【答案】BC 二、火箭 例2．【答案】A 变式训练2．【答案】D 小结小测 二、课堂小测 【答案】 正确 正确 错误 解答题．【答案】（1）；（2）；（3） 学科网（北京）股份有限公司 $