第一章 6 反冲现象 火箭（配套课件PPT）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（人教版）

该高中物理课件聚焦反冲现象及火箭原理，通过气球松手飞行、“窜天猴”升空等生活实例导入，引导学生分析运动方向与施力物体，进而梳理反冲定义、动量守恒规律及特点，再拓展到喷灌装置应用与步枪反冲防止，搭建从现象到规律再到应用的学习支架。 其亮点在于以问题探究和实例分析为核心，结合狙击枪反冲计算、水火箭升空等案例，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力，渗透运动和相互作用的物理观念。资料包含分层练习与详细解析，助力学生深化理解，教师可直接用于课堂教学，提升教学效率。

反冲现象　火箭 6 第 一 章 1.了解反冲现象及反冲现象在生活中的应用(重点)。 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(难点)。 学习目标 内容索引 课时对点练 一、反冲现象 二、火箭 < 一 > 反冲现象 吹饱气的气球松手后，气球喷出气体，同时气球也飞了出去；点燃“窜天猴”的药捻，“窜天猴”喷出亮丽火焰的同时飞向了天空。 分析以下问题： (1)气球、“窜天猴”的运动方向与它们喷出的气体的运动方向有什么关系？ (2)促使气球、“窜天猴”运动的施力物体是什么物体？ 答案　气球、“窜天猴”的运动方向与它们喷出的气体的运动方向相反。 答案　它们喷出的气体。 1.定义 一个物体或系统在 的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分向相反的方向运动的现象。 说明：“相反的方向”理解为一部分相对于另一部分的运动方向相反。 2.规律：反冲运动中，系统内力很大，外力可忽略，满足 。 内力 梳理与总结 动量守恒定律 3.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，系统的动量为0，并且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。 4.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 。 (2)防止：用枪射击时，由于枪身的 会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。 旋转 反冲 　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？ 例1 答案　2.5 m/s 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。 　如图所示，自行火炮车同炮弹的总质量为M，炮管水平，火炮车在水平路面上以v1的速度向右匀速行驶中，发射一枚质量为m的炮弹后，自行火炮车的速度变为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 √ 自行火炮车水平匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，系统动量守恒。设向右为正方向，发射前动量之和为Mv1，炮弹相对炮筒的发射速度为v0，则炮弹对地的速度为v0＋v2，发射后系统的动量之和为(M－m)v2＋m(v0＋v2)，由Mv1＝(M－m)v2＋m(v0＋v2)，解得v0＝，故选B。 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。 总结提升 返回 < 二 > 火箭 1.质量为m的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止，由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止状态。这个人手中拿着一个质量为Δm的小物体。现在他以相对于飞船为u的速度把小物体抛出。 (1)抛出时，人和小物体的受力有什么特点？ 答案　是一对相互作用力，等大反向 (2)小物体的动量改变量是多少？ 答案　Δm·u (3)人的动量改变量是多少？ 答案　－Δm·u (4)人的速度改变量是多少？ 答案　－ 2.火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后火箭的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v1。 (1)燃料燃尽后火箭的飞行速度v为多大？ 答案　在火箭发射过程中，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， 发射前的总动量为0； 发射后的总动量为mv－(M－m)v1 由动量守恒定律得：0＝mv－(M－m)v1 得v＝v1＝(－1)v1。 (2)根据(1)中结果讨论如何提高火箭飞行时获得的速度。 答案　根据v＝(－1)v1知，若要提高火箭获得的速度应： ①提高火箭喷出的燃气的速度。 ②增大火箭发射前的总质量和燃料燃尽后火箭的质量的比值。 (1)烟花点火升空，是地面对烟花的反作用力作用的结果。(　　) (2)火箭加速上升的过程中，火箭的动量守恒，机械能也守恒。 (　　) × × 易错辨析 　某物理兴趣社在社团活动中发射水火箭如图所示，已知水火箭总质量为3 kg，在极短时间内将2 kg的水以对地8 m/s的速度喷出。空气阻力可忽略，g取10 m/s2，下列说法正确的是 A.该过程中系统机械能守恒 B.水火箭靠空气给的反作用力加速 C.喷水后水火箭获得的速度为20 m/s D.水火箭上升的最大高度约为12.8 m 例3 √ 系统由于有其他形式的能转化为机械能，系统机械能不守恒，故A错误； 水火箭靠压出的水给的反作用力加速，故B错误； 由动量守恒定律有0＝－mv1＋(M－m)v2，得喷水后水火箭获得的速度为v2＝16 m/s，故C错误； 水火箭上升的最大高度约为h＝＝12.8 m，故D正确。 　在某次火箭发射过程中，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； 例4 答案　2.0 m/s 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)运动第1 s末，火箭的速度大小。 答案　13.5 m/s 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。 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。 总结提升 返回 < 三 > 课时对点练 题号 1 2 3 4 5 6 7 答案 BD C B A A C D 题号 8 9 10 答案 A (1)0.05 m/s　(2)能 (1)(M－m)(v0－v)，方向与v0方向相同　 (2)(v0－v)＋v 对一对 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 考点一　反冲现象 1.(多选)(2024·张家界市高二期中)下列属于反冲现象的是 A.乒乓球碰到墙壁后弹回 B.用枪射击时，子弹向前飞，枪身后退 C.用力向后蹬地，人向前运动 D.章鱼向某个方向喷出水，身体向相反的方向运动 基础对点练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 乒乓球碰墙壁后弹回属于碰撞类问题，碰前乒乓球并非静止，而墙壁始终保持静止，不属于反冲现象，A选项错误； 人用力向后蹬地，人向前运动，是人脚与外部地面的作用，地面保持静止，不属于反冲现象，C选项错误； B、D均为系统内力作用下物体的两部分向相反方向运动，是反冲现象，选项B、D正确。 2.(2025·长沙市田家炳中学月考)一人静止于光滑的水平冰面上，现欲离开冰面，下列说法中可行的是 A.向后踢腿 B.向后甩手 C.脱下衣服或鞋子水平抛出 D.脱下衣服或鞋子竖直向上抛出 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 以人整体为研究对象，向后踢腿或向后甩手，人整体的总动量为零，不会运动起来，故A、B错误； 把人和衣服、鞋子视为一个整体，这个整体动量为零，人给衣服或鞋子一个水平速度，总动量不变，所以人有一个反向的速度，可以离开冰面；人给衣服或鞋子一个竖直方向的速度，水平方向的总动量仍然等于零，所以人仍然静止，不能离开冰面，故C正确，D错误。 3.(2025·揭阳市第一中学高二月考)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。遇到危险逃命时更可以达到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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 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＝v1＝×40 m/s＝160 m/s，故选B。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 4.(2024·临沂实验中学高二月考)一门旧式大炮如图所示，炮车和炮弹的质量分别为M和m，炮筒与水平地面的夹角为α，炮弹发射瞬间相对于地面的速度为v0。不计炮车与地面的摩擦，则炮车向后反冲的速度大小为 A. B. C. D. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 以炮弹和炮车组成的系统为研究对象，根据题意可知，炮弹离开炮口时，炮弹和炮车在水平方向上受到的外力相对于内力可忽略不计，则系统在水平方向上动量守恒。以炮车后退的方向为正，在水平方向上，由动量守恒定律有Mv－mv0cos α＝0，解得v＝，故选A。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 考点二　火箭 5.(2025·苏州市高二期中)下列关于火箭的描述正确的是 A.增加单位时间内燃气喷射量可以增大火箭的推力 B.气体喷出的过程中，火箭和燃气组成的系统机械能守恒 C.火箭是靠喷出气流与空气间的作用而获得巨大速度的 D.当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时火箭就不再加速 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 设在Δt时间内喷射燃气的质量为Δm，则由动量定理FΔt＝Δm·v，可得F＝v，由牛顿第三定律可知增加单位时间内燃气喷射量可以增大火箭的推力，选项A正确； 气体喷出的过程中，燃料燃烧放出能量，可知火箭和燃气组成的系统机械能增加，选项B错误； 燃料燃烧时火箭向下喷气，喷出的气体的反作用力推动火箭升空，即火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度，故C错误； 当燃气喷出火箭喷口的速度相对于地面为零时，燃气相对火箭仍有速度，仍可使得火箭加速，故D错误。 6.(2024·广东广雅中学高二开学考试)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，中国航天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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 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，设装备和航天员的总质量为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，故选C。 7.(2025·渭南市瑞泉中学高二月考)如图所示，我国自行研制的“歼－15”战斗机挂弹飞行时，接到命令，进行导弹发射训练，当战斗机水平飞行的速度为v0时将总质量为M的导弹释放，刚释放时，导弹向战斗机飞行的反方向喷出对地速率为v1、质量为m的燃气，则喷气后导弹相对地面的速率v为 A. B. C. D. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 能力综合练 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 以导弹飞行的方向为正方向，导弹被战斗机释放后喷出燃气瞬间，根据动量守恒定律得Mv0＝(M－m)v－mv1，解得v＝，故选D。 8.(2024·宁波市北仑中学高二月考)在发射地球卫星时需要运载火箭多次点火，以提高最终的发射速度。某次地球近地卫星发射的过程中，火箭喷气发动机每次喷出质量为m＝800 g的气体，气体离开发动机时的对地速度v＝1 000 m/s，假设火箭(含燃料在内)的总质量为M＝600 kg，发动机每秒喷气20次，忽略地球引力的影响，则 A.火箭第三次喷出气体后速度的大小约为4 m/s B.地球卫星要能成功发射，速度大小至少达到11.2 km/s C.要使火箭能成功发射至少要喷气500次 D.要使火箭能成功发射至少要持续喷气17 s √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 火箭第三次喷出气体后，根据动量守恒定律：3mv＝(M－3m)v3，解得v3≈4 m/s，选项A正确； 地球卫星要能成功发射，速度大小至少达到第一宇宙速度7.9 km/s，选项B错误； 设要使火箭能成功发射至少要喷气n次，则nmv＝(M－nm)vn，其中vn＝7.9 km/s，解得n≈666次，即要使火箭能成功发射至少要持续喷气 s＝33.3 s，选项C、D错误。 9.(2024·上海市徐汇中学高二期末)一个连同装备共有M＝100 kg的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船x＝45 m处与飞船处于相对静止状态。他带着一个装有m0＝0.5 kg氧气的贮氧筒，贮氧筒有个喷嘴可以使氧气相对于飞船以v＝50 m/s的速率向后喷出。航天员必须向着与返回飞船相反的方向喷出氧气，才能回到飞船上去，同时又必须保留一部分氧气供他在飞回飞船的途中呼吸。航天员呼吸的耗氧率为Q＝2.5×10－4 kg/s。 (1)如果航天员在开始返回的瞬间喷出m1＝0.1 kg的氧气，求喷出氧气后航天员相对于飞船的速度大小； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　0.05 m/s 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 根据动量守恒定律可知 m1v＝(M－m1)v'，解得v'≈0.05 m/s (2)试计算，喷出m1＝0.1 kg的氧气后，该航天员能安全返回飞船吗？ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　能 航天员回到飞船时需要的氧气Δm＝Q＝×2.5×10－4 kg＝0.225 kg <(m0－m1)＝0.4 kg，则该航天员能安全返回飞船。 10.2021年5月15日，天问一号着陆巡视器成功着陆于火星，中国首次火星探测任务取得圆满成功。携带火星车的着陆器与环绕器分离后，最后阶段利用反推火箭在火星表面实现软着陆，设着陆器和燃料的总质量为M，极短时间内喷射的燃气质量是m，为使着陆器经 一次瞬间喷射燃气后，其下落的速率从v0减为v，求： (1)一次瞬间喷射过程中对燃气的冲量I'； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 尖子生选练 答案　(M－m)(v0－v)，方向与v0方向相同 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 一次瞬间喷射前着陆器的动量p＝(M－m)v0 一次瞬间喷射后着陆器的动量p'＝(M－m)v 一次瞬间喷射过程中燃气对着陆器的冲量 I＝(M－m)(v－v0)，方向与v0方向相反 一次瞬间喷射过程中着陆器对燃气的冲量 I'＝(M－m)(v0－v)，方向与v0方向相同 (2)瞬间喷出的燃气相对火星表面的速率v'。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 答案　(v0－v)＋v 喷射燃气的过程动量守恒，有 Mv0＝(M－m)v＋mv' 解得v'＝(v0－v)＋v。 返回 本课结束 第 一 章 $