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

该高中物理学习任务单聚焦反冲现象、火箭原理及动量守恒定律应用，以课前梳理反冲定义与规律为基础，课中结合神舟十二号发射、乌贼运动等实例分析火箭飞行原理和“人船”模型，课后通过拓展习题深化理解，构建完整学习支架。 资料特色在于融合真实情境与学科本质，通过航天案例培养科学态度与责任，借助模型建构和科学推理强化物理观念，习题设计联系生活实际且层次递进，解析详细，有效提升学生应用动量守恒解决问题的能力。

高中物理人教版选择性必修第一册 第一章《动量守恒定律》 第6节 反冲现象 火箭 学习任务单 课题 第6节 反冲现象 火箭 学习目标 1.了解反冲现象及反冲现象在生活中的应用。 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。 3.掌握“人船”模型的特点，并能运用动量守恒定律分析、解决相关问题。 4.能运用动量守恒定律解决“爆炸问题”。 课前学习任务 一、知识点梳理 1．定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂成两个部分，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：反冲运动中物体之间相互作用力很大，且作用时间极短，一般都满足内力远大于外力，外力可忽略，满足动量守恒定律。 二、规律总结 1．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，系统不受外力或内力远大于外力，遵循动量守恒定律或在某一方向上动量守恒。 (3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能，所以系统的机械能增加。 2．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，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。 (2)速度的相对性：反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，将各速度转换成相对同一参考系的速度，再列动量守恒方程。 课中学习任务 1.北京时间2021年6月17日9时22分，搭载神舟十二号载人飞船的长征二号F遥十二运载火箭，在酒泉卫星发射中心点火发射并取得圆满成功。结合教材试分析以下问题： （1）火箭飞行的原理是什么？ （2）设火箭发射前的总质量是M，燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v，试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度v′并分析影响火箭获得速度大小的因素。 2.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 3.如图所示，甲、乙两个同学各乘一辆小车在光滑的水平面上匀速相向行驶做抛球游戏。两辆小车速度均为v0＝4 m/s。已知甲乘坐的车上有质量m＝1 kg的小球若干个，甲和他的车及所带小球的总质量M1＝50 kg，乙和他的车总质量M2＝30 kg。为了保证两车不相撞，甲不断地将小球一个一个地以相对地面为v＝16 m/s的水平速度抛向乙，且被乙接住。假设某一次甲将小球抛出且被乙接住后刚好可保证两车不相撞，则此时(　　) A．两车的共同速度大小为2 m/s，甲总共抛出小球5个 B．两车的共同速度大小为2 m/s，甲总共抛出小球10个 C．两车的共同速度大小为1 m/s，甲总共抛出小球10个 D．两车的共同速度大小为1 m/s，甲总共抛出小球5个 4.(多选)如图所示，船静止在平静的水面上，船前舱有一抽水机把前舱的水均匀的抽往后舱，不计水的阻力，下列说法正确的是(　　) A．若前、后舱是分开的，则前舱将向后运动 B．若前、后舱是分开的，则前舱将向前运动 C．若前、后舱不分开，则船将向后运动 D．若前、后舱不分开，则船将向前运动 5.(多选)采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度(　　) A.使喷出的气体速度更大 B.使喷出的气体温度更高 C.使喷出的气体质量更大 D.使喷出的气体密度更小 课中学习任务答案 1.答案 （1）火箭靠向后连续喷射高速气体飞行，利用了反冲原理 （2）在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以可认为动量守恒。取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总动量为0，发射后的总动量为mv′－(M－m)v 则由动量守恒定律得0＝mv′－(M－m)v 所以v′＝v 由此可知，影响火箭获得速度大小的因素为火箭喷出的燃料的速度v和火箭喷出燃料的质量与火箭本身质量之比。 2.答案　B 解析　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＝160 m/s，故选B。 3.答案　C 解析　以甲、乙两同学及两车组成的系统为研究对象，以甲和他的车的速度方向为正方向，甲不断抛球，乙接球，当甲和他的车与乙和他的车具有共同速度时，可保证刚好不相撞，设共同速度为v共，则M1v0－M2v0＝(M1＋M2)v共 得v共＝v0＝1 m/s 以乙同学和他的车及接住的N个小球组成的系统为研究对象，从甲抛球至恰好不相撞的过程中由动量守恒定律Nmv－M2v0＝(Nm＋M2)v共，得N＝10(个)，故选C。 4.答案　BD 解析　前、后舱分开时，前舱和抽出的水相互作用，靠反冲作用前舱向前运动，若不分开，虽然抽水的过程属于船与水的内力作用，但水的质量发生了转移，从前舱转到了后舱，相当于人从船的一头走到另一头的过程，船将向前运动，B、D正确。 5.答案　AC 解析　设火箭原来的总质量为M，喷出的气体质量为m，速度是v，剩余的质量为(M－m)，速度是v′，由动量守恒定律得(M－m)v′＝mv，得v′＝，由上式可知：m越大，v越大，v′越大，故A、C正确。 课后学习任务 1.“草船借箭”是后人津津乐道的三国故事。假设草船质量为M，以速度v1迎面水平驶来时，对岸士兵弓箭齐发，每支箭的质量为m，共有n支箭射中草船，射中时箭的水平速度都相同，且全部停留在草船中，草船因此停下来。忽略草船和箭受到的空气阻力、草船受到水的水平阻力，则射中前瞬间每支箭的水平速度大小为(　　) A. B. C. D. 2.2022年9月2日凌晨，神舟十四号航天员乘组圆满完成第一次出舱活动，中国宇航员此次出舱活动也向世界展现了中国的最前沿科技——空间站核心舱机械臂；假设一个连同装备共90 kg的航天员，离开空间站太空行走，在离飞船12 m的位置与空间站处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以60 m/s的速度喷出气体。航天员为了能在2 min内返回空间站，他需要在开始返回的瞬间至少一次性向后喷出气体的质量是(不计喷出气体后航天员和装备质量的变化)(　　) A．0.1 kg B．0.13 kg C．0.15 kg D．0.16 kg 3.火箭喷气发动机每次喷出质量为m＝200 g的气体，喷出的气体相对地面的速度v＝ 1 000 m/s。设火箭的初质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次，在忽略地球引力及空气阻力的情况下，火箭在第一秒末的速度是多大？ 4.2020年11月24日4时30分，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥五运载火箭成功发射探月工程嫦娥五号探测器。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。 课后学习任务答案 1.答案　B 解析　在草船与箭的作用过程中，系统水平动量守恒，设每支箭的水平速度大小为v2，以草船运动方向为正方向，则有Mv1＋nm(－v2)＝0，解得v2＝，故选B。 2.答案　C 解析　设喷出气体后航天员及装备获得的反冲速度大小为u，则u＝＝ m/s＝0.1 m/s，设装备和宇航员的总质量为M，一次性向后喷出气体的质量是m。喷出的气体速度大小为v，对于喷气过程，取喷出的气体速度方向为正方向，根据动量守恒定律有0＝mv－Mu，解得m＝0.15 kg，故A、B、D错误，C正确。 3.答案　13.5 m/s 解析　1 s内发动机喷气n＝20次，以火箭初速度方向为正方向， 根据动量守恒定律 (M－nm)v1－nmv＝0 得v1＝v＝×1 000 m/s≈13.5 m/s。 4.答案　(1)2.0 m/s　(2)13.5 m/s 解析　(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。 学科网（北京）股份有限公司 $