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

第6节 反冲现象 火箭 【知识梳理】 一．反冲现象 1．定义：一个静止的物体在 的作用下分裂为两部分，一部分向某一方向运动，另一部分必然向 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大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以可以用动量守恒定律（或在某一方向上应用动量守恒定律）来处理。 （3）机械能增加：反冲中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加 二、火箭 1．工作原理：利用 的原理，则火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的 ． 2．影响火箭获得速度大小的因素 （1）喷气速度：现代火箭的喷气速度为2000~5000 m/s． （2）质量比：指火箭喷出物质的质量与喷出燃气后火箭的质量之比． 喷气速度 ，质量比 ，则火箭获得的速度越大． 三、“人船模型”问题 物理建模：如图所示，质量为M的小船长为L，静止于水面，质量为m的人从船左端走到船右端，不计水对船的运动阻力，则该过程中船将移动多远? 四、爆炸中的动量和能量 1．过程特点 （1）相互作用时间很短． （2）在相互作用过程中，相互作用力先是急剧增大，然后再急剧减小，平均作用力很大，远远大于外力，因此作用过程的动量可看成守恒． 2．位移特点：碰撞、爆炸、打击过程是在一瞬间发生的，时间极短，所以在物体发生碰撞、爆炸、打击的瞬间可忽略物体的位移．可以认为物体在碰撞、爆炸、打击前后在同一位置． 3．能量特点：爆炸过程系统的动能增加，而碰撞、打击过程系统的动能不会增加，可能减少，也可能不变． 【典型例题】 例1：如图所示，火炮车连同炮弹的总质量为M，当炮管水平时，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶，发射一枚质量为m的炮弹后，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： B A． B． C． D． 例2：如图所示,某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为M（含水）的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为m的水以相对地面为v0的速度竖直向下喷出．已知重力加速度为g，空气阻力不计，下列说法正确的是： D A．火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力 B．水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒 C．火箭获得的最大速度为 D．火箭上升的最大高度为 例3：有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长（重1吨左右），一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行于码头自由停泊，然后他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，而且轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L．已知他身体的质量为m，则小船的质量为： C A． B．m（L-d） C． D． 例4：以初速度v0与水平方向成60°角斜向上抛出的手榴弹（空气阻力不计），到达最高点时炸成质量分别是m和2m的两块弹片．爆炸后瞬间质量较大的一块弹片沿着原来的水平方向以2v0的速度飞行．求： （1）质量较小的另一块弹片速度的大小和方向； （2）爆炸过程中有多少化学能转化为弹片的动能． 答案：（1）大小为2.5v0，方向与原来的速度方向相反（2）6.75m 【课堂练习】 （ ）1．一个不稳定的原子核质量为M，处于静止状态．放出一个质量为m的粒子后反冲，已知放出的粒子的动能为E0，则原子核反冲的动能为C A．E0 B．E0 C．E0 D．E0 2．一质量为m的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空．当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E，且均沿竖直方向运动．爆炸时间极短，重力加速度大小为g，不计空气阻力和火药的质量．求： （1）烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间； （2）爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。 答案：（1）（2） 【课后作业】 （ ）1．如图所示，放在光滑水平面上的两物体，它们之间有一个被压缩的轻质弹簧，用细线把它们拴住．已知两物体质量之比为m1∶m2＝2∶1，把细线烧断后，两物体被弹开，速度大小分别为v1和v2，动能大小分别为Ek1和Ek2，则下列判断正确的是D A．弹开时，v1∶v2＝1∶1 B．弹开时，v1∶v2＝2∶1 C．弹开时，Ek1∶Ek2＝2∶1 D．弹开时，Ek1∶Ek2＝1∶2 （ ）2．如图所示，小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱。关于上述过程，下列说法中正确的是C A．男孩和木箱组成的系统动量守恒 B．小车与木箱组成的系统动量守恒 C．男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒 D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同 （ ）3．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是B A．燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭 B．火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭 C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭 D．火箭燃料燃烧放热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭 （ ）4．将静置在地面上，质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，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．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是D A．v0 B．v0 C．v0 D．v0 （ ）5．如图所示，光滑地面上有一质量为M的足够长木板ab，一质量为m的人站在木板的a端，关于人由静止开始至运动到木板的b端（M、N表示地面上原a、b对应的点），则如图所示中正确的是D A B C D （ ）6．如图所示，质量为2m、半径为R的大空心球B（内壁光滑）静止在光滑水平面上，有一质量为m的小球A（可视为质点）在球B内从与大球球心等高处开始无初速度下滑，滚到大球最低点时，大球移动的距离为C A．R B． C． D． （ ）7．如图所示，木块A静置于光滑的水平面上，其曲面部分MN光滑，水平部分NP粗糙．现有一物体B自M点由静止下滑，设NP足够长，则以下叙述错误的是A A．A、B最终以同一不为零的速度运动 B．A、B最终速度均为零 C．木块A先做加速运动，后做减速运动 D．物体B先做加速运动，后做减速运动 （ ）8．如图所示，质量、半径、内壁粗糙程度一致的半圆槽静置于光滑水平地面上。现将质量的小球（可视为质点）自左侧槽口A点的正上方处由静止释放，小球下落后自A点进入槽内，第一次滑至半圆槽最低点B时的速度大小为，重力加速度，不计空气阻力，下列说法正确的是C A．小球从A到B的过程中，对半圆槽做负功 B．小球从A到B的过程中，小球与半圆槽组成的系统增加的内能为 C．小球从A到C的过程中，半圆槽的位移为 D．小球从C点飞出后做斜抛运动 9．质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人，共同静止在距地面为h的高空中。现从气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳能安全滑到地面，则软绳长度至少多长? 答案： 10．节假日，某游乐场在确保安全的情况下燃放爆竹．工作人员点燃一质量为m=0.3kg的爆竹，在t=0.01s时间内爆竹发生第一次爆炸向下高速喷出少量高压气体（此过程爆竹位移可以忽略），然后被竖直发射到距地面H=20 m的最高处，此时剩余火药发生第二次爆炸，将爆竹炸成两部分，其中一部分的质量为m1=0.2 kg，以速度v1=20 m/s向东水平飞出，第二次爆炸时间极短，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力和火药的质量．求： （1）第一次火药爆炸，爆竹动量变化量的大小； （2）第一次火药爆炸过程中高压气体对爆竹平均作用力的大小； （3）第二次火药爆炸后爆竹两部分落地点间距x的大小． 答案：（1）6.0 kg·m/s（2）603 N（3）120 m 11．如图所示为一种叫“钻天猴”的烟花，假设总质量M=100g，点火后竖直上升到距地面45m高处，爆炸分成质量分别为m1=40g和m2=60g的两块（炸药质量忽略不计）。其中m1在爆炸后刚好做自由落体运动，m1落地后又经过6s，m2也落到地面。g=10m/s2，试求： （1）爆炸前“钻天猴”的速度大小等于多少； （2）爆炸过程中释放的能量等于多少。 答案：（1）24m/s（2）19.2J 解析：（1）m1爆炸后速度v1=0，落地时间设为t1，则，解得 则m2落地时间 设爆炸后m2速度为大小为v2，则 解得 爆炸前后由动量守恒定律得 解得 （2）根据能量守恒，所以可以得出爆炸释放出能量为 解得 学科网（北京）股份有限公司 $ 第6节 反冲现象 火箭 【知识梳理】 一．反冲现象 1．定义：一个静止的物体在 的作用下分裂为两部分，一部分向某一方向运动，另一部分必然向 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大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以可以用动量守恒定律（或在某一方向上应用动量守恒定律）来处理。 （3）机械能增加：反冲中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加 二、火箭 1．工作原理：利用 的原理，则火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的 ． 2．影响火箭获得速度大小的因素 （1）喷气速度：现代火箭的喷气速度为2000~5000 m/s． （2）质量比：指火箭喷出物质的质量与喷出燃气后火箭的质量之比． 喷气速度 ，质量比 ，则火箭获得的速度越大． 三、“人船模型”问题 物理建模：如图所示，质量为M的小船长为L，静止于水面，质量为m的人从船左端走到船右端，不计水对船的运动阻力，则该过程中船将移动多远? 四、爆炸中的动量和能量 1．过程特点 （1）相互作用时间很短． （2）在相互作用过程中，相互作用力先是急剧增大，然后再急剧减小，平均作用力很大，远远大于外力，因此作用过程的动量可看成守恒． 2．位移特点：碰撞、爆炸、打击过程是在一瞬间发生的，时间极短，所以在物体发生碰撞、爆炸、打击的瞬间可忽略物体的位移．可以认为物体在碰撞、爆炸、打击前后在同一位置． 3．能量特点：爆炸过程系统的动能增加，而碰撞、打击过程系统的动能不会增加，可能减少，也可能不变． 【典型例题】 例1：如图所示，火炮车连同炮弹的总质量为M，当炮管水平时，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶，发射一枚质量为m的炮弹后，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． 例2：如图所示,某中学航天兴趣小组的同学将静置在地面上的质量为M（含水）的自制“水火箭”释放升空，在极短的时间内，质量为m的水以相对地面为v0的速度竖直向下喷出．已知重力加速度为g，空气阻力不计，下列说法正确的是： A．火箭的推力来源于火箭外的空气对它的反作用力 B．水喷出的过程中，火箭和水机械能守恒 C．火箭获得的最大速度为 D．火箭上升的最大高度为 例3：有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长（重1吨左右），一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行于码头自由停泊，然后他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，而且轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L．已知他身体的质量为m，则小船的质量为： A． B．m（L-d） C． D． 例4：以初速度v0与水平方向成60°角斜向上抛出的手榴弹（空气阻力不计），到达最高点时炸成质量分别是m和2m的两块弹片．爆炸后瞬间质量较大的一块弹片沿着原来的水平方向以2v0的速度飞行．求： （1）质量较小的另一块弹片速度的大小和方向； （2）爆炸过程中有多少化学能转化为弹片的动能． 【课堂练习】 （ ）1．一个不稳定的原子核质量为M，处于静止状态．放出一个质量为m的粒子后反冲，已知放出的粒子的动能为E0，则原子核反冲的动能为 A．E0 B．E0 C．E0 D．E0 2．一质量为m的烟花弹获得动能E后，从地面竖直升空．当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为E，且均沿竖直方向运动．爆炸时间极短，重力加速度大小为g，不计空气阻力和火药的质量．求： （1）烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间； （2）爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。 【课后作业】 （ ）1．如图所示，放在光滑水平面上的两物体，它们之间有一个被压缩的轻质弹簧，用细线把它们拴住．已知两物体质量之比为m1∶m2＝2∶1，把细线烧断后，两物体被弹开，速度大小分别为v1和v2，动能大小分别为Ek1和Ek2，则下列判断正确的是 A．弹开时，v1∶v2＝1∶1 B．弹开时，v1∶v2＝2∶1 C．弹开时，Ek1∶Ek2＝2∶1 D．弹开时，Ek1∶Ek2＝1∶2 （ ）2．如图所示，小车与木箱紧挨着静止在光滑的水平冰面上，现有一男孩站在小车上用力向右迅速推出木箱。关于上述过程，下列说法中正确的是 A．男孩和木箱组成的系统动量守恒 B．小车与木箱组成的系统动量守恒 C．男孩、小车与木箱三者组成的系统动量守恒 D．木箱的动量增量与男孩、小车的总动量增量相同 （ ）3．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是 A．燃料推动空气，空气的反作用力推动火箭 B．火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭 C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭 D．火箭燃料燃烧放热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭 （ ）4．将静置在地面上，质量为M（含燃料）的火箭模型点火升空，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．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是 A．v0 B．v0 C．v0 D．v0 （ ）5．如图所示，光滑地面上有一质量为M的足够长木板ab，一质量为m的人站在木板的a端，关于人由静止开始至运动到木板的b端（M、N表示地面上原a、b对应的点），则如图所示中正确的是 A B C D （ ）6．如图所示，质量为2m、半径为R的大空心球B（内壁光滑）静止在光滑水平面上，有一质量为m的小球A（可视为质点）在球B内从与大球球心等高处开始无初速度下滑，滚到大球最低点时，大球移动的距离为 A．R B． C． D． （ ）7．如图所示，木块A静置于光滑的水平面上，其曲面部分MN光滑，水平部分NP粗糙．现有一物体B自M点由静止下滑，设NP足够长，则以下叙述错误的是 A．A、B最终以同一不为零的速度运动 B．A、B最终速度均为零 C．木块A先做加速运动，后做减速运动 D．物体B先做加速运动，后做减速运动 （ ）8．如图所示，质量、半径、内壁粗糙程度一致的半圆槽静置于光滑水平地面上。现将质量的小球（可视为质点）自左侧槽口A点的正上方处由静止释放，小球下落后自A点进入槽内，第一次滑至半圆槽最低点B时的速度大小为，重力加速度，不计空气阻力，下列说法正确的是 A．小球从A到B的过程中，对半圆槽做负功 B．小球从A到B的过程中，小球与半圆槽组成的系统增加的内能为 C．小球从A到C的过程中，半圆槽的位移为 D．小球从C点飞出后做斜抛运动 9．质量为M的热气球吊筐中有一质量为m的人，共同静止在距地面为h的高空中。现从气球上放下一根质量不计的软绳，为使此人沿软绳能安全滑到地面，则软绳长度至少多长? 10．节假日，某游乐场在确保安全的情况下燃放爆竹．工作人员点燃一质量为m=0.3kg的爆竹，在t=0.01s时间内爆竹发生第一次爆炸向下高速喷出少量高压气体（此过程爆竹位移可以忽略），然后被竖直发射到距地面H=20 m的最高处，此时剩余火药发生第二次爆炸，将爆竹炸成两部分，其中一部分的质量为m1=0.2 kg，以速度v1=20 m/s向东水平飞出，第二次爆炸时间极短，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力和火药的质量．求： （1）第一次火药爆炸，爆竹动量变化量的大小； （2）第一次火药爆炸过程中高压气体对爆竹平均作用力的大小； （3）第二次火药爆炸后爆竹两部分落地点间距x的大小． 11．如图所示为一种叫“钻天猴”的烟花，假设总质量M=100g，点火后竖直上升到距地面45m高处，爆炸分成质量分别为m1=40g和m2=60g的两块（炸药质量忽略不计）。其中m1在爆炸后刚好做自由落体运动，m1落地后又经过6s，m2也落到地面。g=10m/s2，试求： （1）爆炸前“钻天猴”的速度大小等于多少； （2）爆炸过程中释放的能量等于多少。 学科网（北京）股份有限公司 $