1.6 反冲现象　火箭（教学课件）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦反冲现象和火箭原理，通过观看视频观察物理现象，结合动手做气球反冲实验导入，承接动量守恒定律，构建从现象定义、规律分析到应用与防止的学习支架。 其亮点是以科学探究为核心，通过动手实验（气球反冲）和典例计算（狙击枪反冲、火箭速度推导）培养科学思维，融入中国火箭发展案例（长征系列、天舟八号对接）渗透科学态度与责任。帮助学生深化物理观念，教师可借助结构化内容提升教学效率。

第一章 动量守恒定律 人教版（2019）选择性必修 第一册 6.反冲现象　火箭 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 依托反冲实验开展系统受力分析，深化运动与相互作用观念，结合动量守恒规律明确反冲现象的适用条件；理解反冲过程中系统内力远大于外力时总动量守恒，区分反冲过程中机械能的变化特点；关联动量守恒、动量定理构建反冲类问题的知识框架，能用反冲规律解释生活、航天中的相互作用现象，理解火箭的发射原理。 科学思维 以反冲实验、火箭发射为载体构建反冲物理模型，运用整体法、隔离法选定研究系统，规范开展动量矢量运算；通过逻辑推理推导反冲速度表达式，辨析反冲过程的动量、能量变化规律，能对反冲过程分段列式求解；将反冲模型迁移到航天器发射、水枪喷射、喷气式飞机等复杂情境，形成模型化解决反冲类问题的科学思维。 科学探究 以气球喷气、小车弹射反冲实验为探究载体，采用控制变量法改变系统总质量、喷射气体质量开展分组实验，规范测量、记录系统运动前后的速度、质量数据；对比反冲过程系统作用前后总动量的数值，分析空气阻力、摩擦力造成的实验误差，自主归纳反冲现象满足动量守恒的条件，总结反冲运动的规律特点与适用范围。 科学态度与责任 实验过程中规范操作、如实记录原始实验数据，客观看待系统误差，培养严谨求实、尊重事实的科学素养；结合运载火箭发射、空间站对接、喷气装备、农业喷雾器等实例，感受反冲规律在航天、国防、工农业、生活领域的应用价值，了解我国航天事业发展成就，树立学以致用、用物理知识助力科技强国的责任意识与家国情怀。 学习目标 反冲现象 01 教学内容 火箭 02 教学重点 1 教学重点 2 教学难点 3 理解反冲运动的本质，掌握反冲现象动量守恒的条件。 会利用动量守恒定律计算反冲速度，理解火箭的工作原理。 结合实际情境构建反冲物理模型，分析实验误差并灵活解决反冲类综合问题。 重点难点 课堂导入——观察与思考 观看视频，以下现象体现了什么物理原理？ 01 PART 01 第一部分 反冲现象 探究新知 7 探究新知——动手做一做 把气球吹满气，然后松手，气球会怎样？ v’ v M-m m F F’ 探究新知——反冲运动 1.定义 一个静止的物体，在内力的作用下，分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。这个现象叫反冲。 2.特点 ①物体间相互作用突然发生，时间短，作用强。 ②系统所受外力一 般不为零，但远远小于内力。 气球是如何实现反冲的，在反冲运动中，能量如何转化? v’ v M-m m F F’ 探究新知——反冲运动 弹性势能转化为动能 化学能转化为动能 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。 探究新知——反冲运动 3.规律 （2）动量角度: 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）能量角度: （1）动力学角度: 相互作用的两部分物体内力远大于作用在任意一部分其上他外力，可近似认为任一一部分物体合外力近似等于内力，由于内力很大，任意部分加速很快。 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。 探究新知——反冲运动 4.反冲的应用与防止 你知道反冲运动在生产生活中和科学技术中有哪些应用吗？ （1）灌溉喷水 探究新知——反冲运动 （3）喷气飞机 4.反冲的应用与防止 探究新知——反冲运动 4.反冲的应用与防止 你知道在生产生活中和科学技术中有哪些地方需要防止反冲带来的危害吗？ 中国新型履带式自行榴弹炮炮车的履带表面有较深的突起抓地钩型设计是为了增大摩擦力，止退犁和两个液压缓冲器，都是为了在火炮连射时起到“止退”的作用，提高命中精度而精心设计的。 探究新知——反冲运动 4.反冲的应用与防止 用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响 老旧式的炮车发射炮弹前需要先固定 探究新知——典例探究 【例1】(2025·新乡市高一期中)下列运用反冲原理的是 A.升空的烟花 B.安全气囊的使用过程 C.运动员击打垒球 D.人落地时屈膝 【解析】烟花升空时，内部燃气向下喷出，烟花因反冲获得向上的动量，符合反冲原理，A正确；安全气囊通过气体膨胀缓冲碰撞力，属于动量定理应用(延长作用时间)，与反冲无关，B错误；击打垒球是外力作用下的运动，垒球动量不守恒，非系统内部的反冲现象，C错误；屈膝通过延长落地时间减小冲击力，属于动量定理应用，与反冲无关，D错误。 探究新知——典例探究 【例2】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？ 【解析】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。 作用前：p=0 作用后：p'=mv-Mv' 由动量守恒定律得：p=p' 即0=mv-Mv' 解得v'=2.5 m/s。 探究新知——总结提升 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，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。如在同一直线上运动的甲和乙两个物体，它们相对地面的速度分别为v甲和v乙，则甲物体相对于乙物体的速度v甲相对乙=v甲-v乙。 02 PART 02 第二部分 火箭 探究新知 19 探究新知——情景思考 情景：火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v1，求燃料燃尽后火箭的飞行速度v为多大？ 空气阻力、重力 影响火箭速度的主要因素有哪些？ （1）燃气喷射的速度  则： mv －（M-m）v1= 0 （2）火箭的质量比（即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）目前的技术条件下，火箭的质量比在6-10左右。 【分析】火箭发射过程中内力远大于外力，所以动量守恒。（以火箭的速度方向为正方向） 探究新知——火箭 提高火箭速度的办法有哪些？ 提高喷气速度 提高火箭的质量比 阅读课文，了解中国火箭发展历程和总结人类通过哪些途径提高火箭质量比和喷气速度？ 探究新知——火箭 如何提高火箭燃气的喷射速度？ 【提示】要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料， 目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂。 如何提高火箭提高火箭质量比？ 【提示】多级火箭能及时把空壳抛掉，使火箭的总质量减少，因而能够达到很高的速度，但火箭的级数不是越多越好，级数越多构造越复杂，工作的可靠性越差，目前多级火箭一般都是三级。 1 3 第1级火箭 第2级火箭 第3级火箭 有效负荷 动力系统 制导与控制系统 探究新知——火箭 我国早在宋代就发明了火箭，在箭支上扎个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后生成的燃气以很大的速度向后喷出，火箭由于反冲而向前运动。 1.古代火箭 探究新知——火箭 2.现代火箭结构 现代火箭较古代火箭结构复杂得多，现代火箭主要由壳体和燃料组成，壳体是圆筒形的，前端是封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出，火箭就向前飞去。 探究新知——火箭 探究新知——典例探究 【例3】(2025·东莞市高二期末)2024年11月16日，天舟八号成功对接于空间站天和核心舱后向端口，转入组合体飞行段。天舟八号对接过程可简化如下：天舟八号启动喷气发动机向后喷气，使天舟八号慢慢向空间站靠近，最后完成对接。以地球球心为参考系，取天舟八号喷气前的速度方向为正方向，已知天舟八号喷气前的速度为v，天舟八号总质量为M，喷气发动机在极短时间内喷出质量为m的气体，气体速度大小为v0，方向与v方向相反。喷气后瞬间，天舟八号的速度大小为 A.　　B.　　C.　　D. 探究新知——典例探究 【解析】根据动量守恒定律有Mv=(M-m)v'-mv0，解得v'=，故选D。 探究新知——典例探究 【例4】2024年5月3日17时27分，我国在文昌航天发射场，用长征五号遥八运载火箭成功发射探月工程嫦娥六号探测器。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。 探究新知——典例探究 【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，根据动量守恒定律有(M-m1)v1-m1v=0，解得v1≈2.0 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 根据动量守恒定律有 (M-m2)v'-m2v=0 解得火箭1 s末的速度大小为v'≈13.5 m/s。 探究新知——总结提升 分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转换，一般情况下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。 课堂小结 反冲 反冲现象 规律：系统内力很大，外力可忽略，动量守恒 原理：反冲 火箭类问题应注意的三个问题 火箭 反冲运动的三个特点 定义 反冲现象的应用及防止 影响火箭飞行最大速度的因素：喷气速度、质量比 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 谢谢聆听 鼎力物理制作，盗版必究 谢谢聆听 4.一架喷气式飞机质量为M，当水平飞行速度大小为v时，开始连续不断向后喷气。每次喷出气体的质量均为m，喷出气体相对飞机的速度大小均为u。求：（可能用到的近似：时，M-nm≈M；n为小于等于10的正整数） (1)第n次喷气时飞机的速度增大了多少? (2)若10m<<M，则第10次喷气后飞机速度多大? (3)若10m<<M，10次喷气所用时间为t，则该过程中飞机受到的平均反冲力多大? 5.长征六号是由上海航天技术研究院研制的新一代无毒无污染小型低温液体运载火箭，主要用于发射太阳同步轨道卫星和其他近地轨道的小型卫星。火箭具备适应简易设施发射的能力，可实现快速发射。火箭一子级直径为3.35 m，二子级和三子级直径为2.25 m。全箭总长29.287 m，起飞质量约103 t。在国内测控限制下，700千米SSO(太阳同步轨道)运载能力约为500 kg。用火箭发射人造地球卫星，假设最后一级火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以7.0×103 m/s的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为500 kg，最后一级火箭壳体的质量为100 kg。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时火箭壳体沿轨道切线方向的速度为5.5×103 m/s。试分析计算： (1)火箭起飞时，如果火箭发动机的喷气速度为3 000 m/s，那么要产生1.2×106 N的推力，每秒钟发动机要喷出气体的质量为多少？ (2)星箭分离后卫星的速度增加到多大？ $