1.6 反冲现象　火箭（教学设计）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理教学设计聚焦反冲运动的本质、动量守恒条件及火箭工作原理，通过视频导入生活反冲现象，结合气球喷气实验引导学生观察分析，从现象归纳定义、特点，再推导规律构建知识框架。 以科学探究为核心，通过气球喷气、小车弹射实验（控制变量法）培养学生实验能力，结合火箭发射实例运用科学思维推导反冲速度公式强化模型构建，融入我国航天成就落实科学态度与责任，助力学生提升探究与模型迁移能力，为教师提供丰富实验与实例素材提升教学效果。

第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞 教学 目标 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。 教学重难点 教学重点： 1.理解反冲运动的本质，掌握反冲现象动量守恒的条件。 2.会利用动量守恒定律计算反冲速度，理解火箭的工作原理。 教学难点： 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。 教学过程 教师活动 学生活动 观看视频，以下现象体现了什么物理原理？ 学生尝试在纸上写下自己对该物理原理的思考 观看视频，以下现象体现了什么物理原理？ 学生尝试在纸上写下自己对该物理原理的思考 新课讲授 一、反冲现象 一、做一做 布置做实验：把气球吹满气，然后松手，气球会怎样？ 提问：是什么导致气球如此运动？并和学生一起分析运动原因。 提问：你还能举出哪些类似的例子？ 在学生举例子的基础上在展现自己的例子。 2、 反冲运动 请同学们阅读课文，并总结反冲运动的知识，然后和学生总结反冲运动的概念： 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。 提问：气球是如何实现反冲的，在反冲运动中，能量如何转化? 然后利用前面的例子帮助学生总结反冲运动中能量变化情况。 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。 总结反冲运动的规律： 3.规律 （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。 （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: 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。 提问：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 （2）水上滑行 （3）喷气飞机 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。 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 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。 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。 【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。 学生做实验，并尝试说明气球的状态。 学生在老师引导下回答问题 学生举例子 学生阅读课文并思考总结动量的概念及特点。 学生在老师的引导下总结反冲运动能量变化情况。 学生举出反冲运动在生活中应用与防止的例子。 学生尝试完成例题并交流 新课讲授 二、火箭 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？ 【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） 则： mv －（M-m）v1= 0 提问：影响火箭速度的主要因素有哪些？ （1）燃气喷射的速度 （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。 提高火箭速度的办法有哪些？ 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？ 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。 简述中国火箭发展历程？ ①古代火箭 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。 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。 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. 【解析】根据动量守恒定律有Mv=(M-m)v'-mv0，解得v'=，故选D。 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。 【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。 【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。 学生尝试解答问题 学生尝试回答 学生尝试回答提高火箭速度的办法。 学生阅读课文，提炼总结问题。 学生尝试完成例题 课 堂 练 习 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.我国女子短道速滑队多次在国际大赛上摘金夺银，为祖国赢得荣誉。在某次3000m接力赛中，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出，如图所示。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则（  ） A.甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小、方向都相同 B.甲、乙的动量变化一定大小相等、方向相反 C.甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量 D.甲和乙组成的系统机械能守恒 【解析】甲对已的作用力与乙对甲的作用力大小相等，方向相反，根据冲量公式I = Ft，故冲量大小相等方向相反，A错误；两人组成的系统合外力为零，系统的动量守恒，根据动量守恒定律可知，系统动量变化量为零，甲、乙的动量变化一定大小相等且方向相反，B正确；甲、乙间的作用力大小相等，不知道甲、乙的质量关系，不能求出甲、乙动能变化关系，无法判断做功多少，也不能判断出二者动能的变化量，C错误；系统的机械能是指动能和重力势能。在乙推甲的过程中，两者的动能都增加，重力势能不变，所以甲和乙组成的系统机械能不守恒， D错误。故选B。 2.一只质量为0.9 kg的乌贼吸入0.1 kg的水后，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以大小为2 m/s的速度向前逃窜。下列说法错误的是(　　) A.在乌贼喷水的过程中，乌贼所受合力的冲量大小为1.8 N·s B.在乌贼喷水的过程中，乌贼和喷出的水组成的系统的动量增大 C.乌贼喷出的水的速度大小为18 m/s D.在乌贼喷水的过程中，有18 J的生物能转化成机械能 【解析】在乌贼喷水的过程中，乌贼所受合力的冲量大小为I=m1v1-0=1.8 N·s，A说法正确；在乌贼喷水的过程中，乌贼和喷出的水组成的系统所受合力为零，所以系统动量守恒，B说法错误；由动量守恒定律有0=m1v1-m2v2，可得v2=18 m/s，C说法正确；在乌贼喷水的过程中，生物能转化成机械能，可得ΔEk=m1+m2=18 J，D说法正确。 3.一名连同装备总质量为M的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船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v(以飞船为参考系)喷出气体从而使航天员相对于飞船运动。如果航天员一次性向远离飞船方向喷出质量为的气体，使航天员在时间t内匀速返回飞船。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，则返回时间大于t 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t 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 【解析】由题意知，可知航天员的速度为，喷气过程系统动量守恒，以宇航员的速度方向为正方向，由动量守恒定律得，解得喷出气体的质量为，喷出气体后宇航员的速度，若高压气源喷出气体的质量不变，但速度变大，则宇航员的速度变大，故返回时间小于t，由，若高压气源喷出气体的速度变大但动量不变，可知喷出气体的质量减小，得宇航员的速度减小，则返回时间大于t，AB错误，C正确；在喷气过程中，航天员、装备及气体所构成的系统动量守恒，整个系统的动能增加，故系统机械能不守恒，D错误。故选C。 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? 【解析】（1）飞机喷气过程系统动量守恒，以飞机的速度方向为正方向，设飞机的速度为v，第1次喷气过程， 根据动量守恒定律得： 解得第1次喷气后飞机速度： 第2次喷气过程，以飞机的速度方向为正方向， 根据动量守恒定律得： 解得第2次喷气后飞机速度： 同理第3次喷气， 根据动量守恒定律得： 解得第3次喷气后飞机速度： 同理可得第n次喷气后飞机速度： 故第n次喷气后飞机速度增大了： （2）若10m＜＜M，则前10次喷气过程中每次喷气后飞机速度增大量 第10次喷气后飞机速度 （3）前10次喷气过程中，对飞机，由动量定理可知： 在10m≪M的条件下，可近似认为M-10m≈M， 解得： 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？ 【解析】(1)火箭起飞时，根据动量定理可得Ft＝mv，每秒钟发动机要喷出气体的质量为Δm＝400 kg。 (2)设火箭壳体和卫星一起绕地球做匀速圆周运动的速度为v0，分离后火箭壳体沿轨道切线方向的速度为v2，卫星的速度为v1，星箭分离过程中，根据动量守恒定律有Mv1＋mv2＝(M＋m)v0，解得v1＝7.3×103 m/s。 板 书 设 计 1．飞行的原理---利用反冲运动 2．决定火箭最终飞行速度的因素 火箭- 1．定义：静止或运动的物体分离出一部分物体 ，使另一部分向相反方向运动的现象叫反冲运动。 2．反冲运动中一般遵循动量守恒定律 3.应用与防止 反冲运动 反冲运动 火箭 课 堂 小 结 1．飞行的原理---利用反冲运动 2．决定火箭最终飞行速度的因素 火箭- 1．定义：静止或运动的物体分离出一部分物体 ，使另一部分向相反方向运动的现象叫反冲运动。 2．反冲运动中一般遵循动量守恒定律 3.应用与防止 反冲运动 反冲运动 火箭 作 业 布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学 反 思 本节课围绕反冲运动与火箭展开教学，亮点在于借助气球喷气、小车弹射等趣味小实验导入新课，直观呈现反冲现象，结合动量守恒规律推导反冲速度公式，再联系我国运载火箭发射实例，落实物理观念，激发学生家国情怀。多数学生能够掌握反冲运动的判定条件，熟练运用动量守恒列式计算基础题型。 不足之处也较为明显：一是部分学生对系统的选取、正方向的设定仍容易出错，矢量运算疏漏较多；二是课堂对生活中的反冲实例拓展不够，学生模型迁移能力偏弱；三、实验仅做了演示，学生分组探究不足，误差分析流于表面。 后续改进措施：增设学生分组探究实验，让学生自主改变质量观察反冲效果；增加水枪、喷气式飞机等典型例题训练，强化模型构建；针对动量矢量运算设计专项小练习，规范解题步骤，同时结合航天新闻拓展素材，让学生在情境中深化知识应用。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞（教学设计） 年级 高二年级 学科 物理 教师 课题 第5节 弹性碰撞和非弹性碰撞 教学 目标 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。 教学重难点 教学重点： 1.理解反冲运动的本质，掌握反冲现象动量守恒的条件。 2.会利用动量守恒定律计算反冲速度，理解火箭的工作原理。 教学难点： 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。 教学过程 教师活动 学生活动 观看视频，以下现象体现了什么物理原理？ 学生尝试在纸上写下自己对该物理原理的思考 观看视频，以下现象体现了什么物理原理？ 学生尝试在纸上写下自己对该物理原理的思考 新课讲授 一、反冲现象 一、做一做 布置做实验：把气球吹满气，然后松手，气球会怎样？ 提问：是什么导致气球如此运动？并和学生一起分析运动原因。 提问：你还能举出哪些类似的例子？ 在学生举例子的基础上在展现自己的例子。 2、 反冲运动 请同学们阅读课文，并总结反冲运动的知识，然后和学生总结反冲运动的概念： 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。 提问：气球是如何实现反冲的，在反冲运动中，能量如何转化? 然后利用前面的例子帮助学生总结反冲运动中能量变化情况。 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。 总结反冲运动的规律： 3.规律 （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。 （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: 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。 提问：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 （2）水上滑行 （3）喷气飞机 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。 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 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 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？ 【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。 学生做实验，并尝试说明气球的状态。 学生在老师引导下回答问题 学生举例子 学生阅读课文并思考总结动量的概念及特点。 学生在老师的引导下总结反冲运动能量变化情况。 学生举出反冲运动在生活中应用与防止的例子。 学生尝试完成例题并交流 新课讲授 二、火箭 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？ 【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） 则： mv －（M-m）v1= 0 提问：影响火箭速度的主要因素有哪些？ （1）燃气喷射的速度 （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。 提高火箭速度的办法有哪些？ 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？ 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。 简述中国火箭发展历程？ ①古代火箭 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。 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。 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. 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。 【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。 学生尝试解答问题 学生尝试回答 学生尝试回答提高火箭速度的办法。 学生阅读课文，提炼总结问题。 学生尝试完成例题 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1.我国女子短道速滑队多次在国际大赛上摘金夺银，为祖国赢得荣誉。在某次3000m接力赛中，“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面，并且开始向前滑行，待乙追上甲时，猛推甲一把，使甲获得更大的速度向前冲出，如图所示。在乙推甲的过程中，忽略运动员与冰面间在水平方向上的相互作用，则（  ） A.甲对乙的冲量与乙对甲的冲量大小、方向都相同 B.甲、乙的动量变化一定大小相等、方向相反 C.甲的动能增加量一定等于乙的动能减少量 D.甲和乙组成的系统机械能守恒 2.一只质量为0.9 kg的乌贼吸入0.1 kg的水后，静止在水中。遇到危险时，它在极短时间内把吸入的水向后全部喷出，以大小为2 m/s的速度向前逃窜。下列说法错误的是(　　) A.在乌贼喷水的过程中，乌贼所受合力的冲量大小为1.8 N·s B.在乌贼喷水的过程中，乌贼和喷出的水组成的系统的动量增大 C.乌贼喷出的水的速度大小为18 m/s D.在乌贼喷水的过程中，有18 J的生物能转化成机械能 3.一名连同装备总质量为M的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船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v(以飞船为参考系)喷出气体从而使航天员相对于飞船运动。如果航天员一次性向远离飞船方向喷出质量为的气体，使航天员在时间t内匀速返回飞船。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，则返回时间大于t 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t 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 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？ 板 书 设 计 1．飞行的原理---利用反冲运动 2．决定火箭最终飞行速度的因素 火箭- 1．定义：静止或运动的物体分离出一部分物体 ，使另一部分向相反方向运动的现象叫反冲运动。 2．反冲运动中一般遵循动量守恒定律 3.应用与防止 反冲运动 反冲运动 火箭 课 堂 小 结 1．飞行的原理---利用反冲运动 2．决定火箭最终飞行速度的因素 火箭- 1．定义：静止或运动的物体分离出一部分物体 ，使另一部分向相反方向运动的现象叫反冲运动。 2．反冲运动中一般遵循动量守恒定律 3.应用与防止 反冲运动 反冲运动 火箭 作 业 布 置 1. 完成课后作业：“练习与应用” 2. 配套同步作业 教 学 反 思 本节课围绕反冲运动与火箭展开教学，亮点在于借助气球喷气、小车弹射等趣味小实验导入新课，直观呈现反冲现象，结合动量守恒规律推导反冲速度公式，再联系我国运载火箭发射实例，落实物理观念，激发学生家国情怀。多数学生能够掌握反冲运动的判定条件，熟练运用动量守恒列式计算基础题型。 不足之处也较为明显：一是部分学生对系统的选取、正方向的设定仍容易出错，矢量运算疏漏较多；二是课堂对生活中的反冲实例拓展不够，学生模型迁移能力偏弱；三、实验仅做了演示，学生分组探究不足，误差分析流于表面。 后续改进措施：增设学生分组探究实验，让学生自主改变质量观察反冲效果；增加水枪、喷气式飞机等典型例题训练，强化模型构建；针对动量矢量运算设计专项小练习，规范解题步骤，同时结合航天新闻拓展素材，让学生在情境中深化知识应用。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $