1.6 反冲现象 火箭 教学设计-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

1.6 反冲现象 火箭 教学设计 人教版（2019）高中物理选择性必修第一册 · 第一章第6节 一、教材分析 本节是《动量守恒定律》整章的最后一节，是动量守恒定律在生产生活中的典型应用。教材以反冲现象为切入点，介绍反冲运动的定义和规律，再以火箭为载体，分析其利用反冲原理获得动量的工作机制，体现动量守恒定律在航天等科技领域的广泛应用。 本节把抽象规律与具体应用相结合，既深化了学生对动量守恒定律的理解，又引导学生认识物理规律的实际价值，是培养学生科学态度与责任、体会物理学促进科技进步的重要载体，也是本章知识的综合运用与延伸。 课标要求：知道反冲运动的原理，会应用动量守恒定律解决有关反冲运动的问题；知道火箭的原理及其应用。 二、学情分析 学生已系统掌握动量守恒定律及其守恒条件，能分析碰撞、爆炸等系统问题，具备将动量守恒应用于实际问题的能力。但存在认知难点： （1）对“反冲运动”中系统初动量为零时两部分动量等大反向的理解不够深入； （2）不会根据具体情境正确选取系统并应用动量守恒定律分析反冲问题； （3）对火箭飞行原理（喷出气体获得反冲速度）与质量变化的关系理解不够透彻。 三、教学目标（核心素养） 1. 物理观念 理解反冲现象的定义和规律，知道反冲运动中系统动量守恒；理解火箭的工作原理，会用动量守恒定律分析反冲运动问题。 2. 科学思维 能根据反冲现象的特点正确选取系统，应用动量守恒定律建立模型进行分析；理解火箭质量减小、速度增大的物理机制，培养模型建构和科学推理能力。 3. 科学探究 通过演示实验和实例分析，观察反冲运动现象，探究其背后的动量守恒本质，体会从现象到规律的探究过程。 4. 科学态度与责任 了解我国航天事业的发展，认识动量守恒定律在火箭、航天等领域的应用价值，增强民族自豪感和学以致用的社会责任感。 四、教学重难点 重点：反冲现象的定义与规律；应用动量守恒定律分析反冲运动和火箭飞行问题。 难点：正确选取系统分析反冲问题；理解火箭飞行中质量变化与速度变化的关系。 五、教学准备 PPT、反冲演示实验（喷水小车、气球小车）、火箭发射视频、例题学案。 六、教学过程（45分钟） （一）情境导入（5min） 展示现象： 1. 打开的气球突然放气，气球会沿与喷气相反的方向飞出去； 2. 乌贼、章鱼通过喷水迅速前进； 3. 发射的炮弹使炮身向后倒退。 提问：这些现象有什么共同点？背后隐藏着怎样的物理规律？由此引出本节课——反冲现象 火箭。 设计意图：通过直观的物理现象激发兴趣，引导学生发现“内力作用使整体分裂为两部分反向运动”的共同特征。 （二）新知探究一：反冲现象（15min） 1. 定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反方向运动的现象，叫作反冲运动。 2. 规律：反冲运动中，系统的内力很大、外力可忽略，满足动量守恒定律。若系统初始动量为零，则： 【反冲规律】0 = m₁v₁ + m₂v₂ 即做反冲运动的两部分动量大小相等、方向相反，它们的速率与质量成反比（质量大的部分速度小，质量小的部分速度大）。 说明：反冲现象说明内力不能改变系统的总动量，但能改变系统内各部分物体的动量，使它们向相反方向运动。 思考讨论：炮弹射出时，为什么炮身后退的速度很小？ （提示：由动量守恒，炮身质量远大于炮弹质量，故炮身后退速度远小于炮弹速度。） （三）新知探究二：火箭（12min） 1. 火箭原理：火箭的飞行应用了反冲的原理，靠喷出气流的反冲作用来获得巨大速度。 2. 工作过程：火箭推进剂燃烧时，从尾部高速喷出气体，气体具有很大的动量；由动量守恒，火箭获得大小相等、方向相反的动量，因而发生连续的反冲现象。 3. 质量与速度的关系：随着燃料的消耗，火箭的质量减小，而喷气速度不变时，火箭获得的加速度增大、速度不断增大；当燃料完全消耗后，火箭即以获得的速度沿预定轨道飞行。 【火箭原理】火箭飞行原理：燃料燃烧 → 喷出高速燃气（大动量）→ 火箭获得等大反向动量 → 向前运动。 随着燃料消耗、质量减小，火箭加速度增大，速度不断增大。 说明：要使火箭获得更大的速度，可以增大喷出气体的速度，或增大喷出气体与火箭质量之比。现代火箭采用多级推进技术以提高有效载荷和速度。 （四）反冲的应用与例题（8min） 反冲现象在生产生活、科技中应用广泛，常见应用如下（表）： 应用实例 反冲原理 说明 火箭发射 喷出燃气获得反冲速度 航天运载、卫星发射 炮身后退 炮弹向前、炮身向后 火炮射击时炮身反冲 喷水式灌溉/喷水船 高压水流向后喷出 船向前推进 乌贼、章鱼喷水 体内水向后喷出 获得前进动力 【例题 · 反冲运动】质量 M = 100 kg（含人）的小船静止在平静的水面上。若人将一质量 m = 1 kg 的石头以 v = 5 m/s 的速度沿水平方向向后抛出（相对船），求抛出后小船（含人）的速度 v′。 解：将船、人、石头视为一个系统，水平方向动量守恒（初动量为零）。 规定石头抛出方向为正方向，则船向反方向运动。 由动量守恒：0 = mv + (M − m)·v′，即 0 = 1×5 + 99×v′。 解得 v′ = −5/99 ≈ −0.05 m/s，负号表示船向石头抛出方向的反方向运动。 （五）课堂小结（3min） 师生共同梳理： 1. 反冲现象：静止物体在内力作用下分裂为两部分，反向运动； 2. 反冲规律：系统动量守恒，初动量为零时 0 = m₁v₁ + m₂v₂，两部分速率与质量成反比； 3. 火箭原理：喷出燃气获得反冲速度，随质量减小加速度增大。 （六）当堂检测 + 作业布置（2min） 课堂小练： 1. 判断：反冲运动中系统动量一定守恒？（√，反冲时内力很大、外力可忽略） 2. 为什么现代大型运载火箭多采用多级推进？谈谈你的理解。 课后作业： 1. 教材课后习题； 2. 思考：火箭喷出气体的速度越大，火箭获得的速度一定越大吗？结合动量守恒说明，并预习下一章的动量定理应用。 七、板书设计 1.6 反冲现象 火箭 1. 反冲现象：静止物体在内力作用下分裂，两部分反向运动 2. 规律：系统动量守恒　0 = m₁v₁ + m₂v₂ 　 两部分动量等大反向；速率与质量成反比 3. 火箭：原理——喷出燃气获得反冲速度 　 质量减小 → 加速度增大 → 速度增大 　 应用：火箭、火炮、喷水船、乌贼喷水 八、教学反思（课后填写） 1. 学生对反冲现象中“系统内部分裂反向运动”的理解较直观，但选取系统应用动量守恒列式仍是易错点，需通过例题板演强化； 2. 火箭原理中质量变化与速度增大的关系较抽象，可结合火箭发射视频和数值模拟帮助理解； 3. 结合我国航天成就进行教学，有助于激发学生兴趣和民族自豪感，可适当补充课外资料。 学科网（北京）股份有限公司 $