1.6 反冲现象 火箭 学案-2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册（含答案）

1.6反冲现象火箭课前预习：1．反冲定义：发射炮弹时，炮弹从炮筒中飞出，炮身则向。炮身的这种运动叫作反冲。2．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，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，所以两部分组成的系统动量守恒或在某一方向动量守恒。(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。3．反冲现象的防止及应用(1)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少的影响。(2)应用：农田、园林的喷灌装置利用使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转。4．火箭工作原理：利用的原理，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出，使火箭获得巨大速度。5．影响火箭获得速度大小的两个因素(1)喷气速度：现代火箭的喷气速度为2000～5000m/s。(2)喷气越大，火箭喷出物质的质量与火箭本身质量越大，火箭获得的速度越大。课堂练习：知识点一对反冲现象的理解例题1．（多选）国产科幻大片《流浪地球》中有这样的情节:为了自救，人类提出一个名为“流浪地球”的大胆计划，即倾全球之力在地球表面建造上万座发动机和转向发动机，推动地球离开太阳系，用2500年的时间奔往另外一个栖息之地，这个科幻情节中里有反冲运动的原理。现实中的下列运动,属于反冲运动的有()A．喷气式飞机的运动 B．直升飞机的运动C．火箭的运动 D．反击式水轮机的运动例题2．假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是()A．步行 B．挥动双臂C．在冰面上滚动 D．脱去外衣抛向岸的反方向例题3．一门静止的大炮，炮身质量M=200kg，炮弹质量m=4kg，炮弹水平射出时相对于地面的速度为v0=100m/s，不计炮身与地面的摩擦，求炮身向后反冲的速度v的大小？知识点二火箭问题例题4．（多选）采取下列措施有利于增大喷气式飞机的飞行速度的是()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例题5．2017年6月15日上午11点，我国在酒泉卫星发射中心用长征四号乙运载火箭成功发射首颗X射线调制望远镜卫星“慧眼”。假设将发射的火箭使用如下模型代替:静止的实验火箭，总质量为。当实验火箭以对地速度v0=840m/s，喷出质量为的高温气体后，实验火箭的对地速度的大小？（喷出气体过程中重力和空气阻力可忽略不计）课后巩固：1．关于反冲的说法中，正确的是()A．抛出部分的质量m1要小于剩下部分的质量m2才能获得反冲B．若抛出部分的质量m1大于剩下部分的质量m2，则m2的反冲力大于m1所受的力C．反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用D．抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律2．下列物体运动的原理与运载火箭发射升空的原理最为相似的是(

)A．窜天猴飞上天空 B．运动员跳高 C．地球绕太阳运动 D．离弦之箭3．（多选）下列图片所描述的事例或应用中，利用反冲原理的是(

)A．喷灌装置的自动旋转B．章鱼在水中前行和转向C．吹足气的气球由静止释放后气球运动D．码头边轮胎的保护作用4．2020年我国将迎来长征8号火箭的试射，计划用来填补太阳同步轨道发射能力上的空白。关于火箭发射，下列说法正确的是（）A．火箭发射过程中机械能守恒，动量也守恒B．影响火箭速度大小的因素只有喷出气流的速度C．影响火箭速度大小的因素包括喷气的质量与火箭本身质量之比D．喷出气流对火箭的冲量与火箭对喷出气流的冲量相同5．一辆小车置于光滑水平面上，车左端固定一水平弹簧枪，右端装一网兜。若从弹簧枪中发射一粒弹丸，恰好落在网兜内，空气阻力不计，结果小车将()向左移动一段距离停下 B．在原位置没动C．向右移动一段距离停下 D．一直向左移动6．一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后发射一发炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地的速率相同，牵引力、阻力均不变，则船的动量和速度的变化情况是()A．动量不变，速度增大 B．动量变小，速度不变C．动量增大，速度增大 D．动量增大，速度减小7．(多选)某人站在静浮于水面的船上，从某时刻开始人从船头走向船尾，若不计水的阻力，那么在这段时间内人和船的运动情况是()A．人匀速行走，船匀速后退，两者速度大小与它们的质量成反比B．人加速行走，船加速后退，而且加速度大小与它们的质量成反比C．人走走停停，船退退停停，两者动量总和总是为零D．当人在船尾停止运动后，船由于惯性还会继续后退一段距离8．质量m＝100kg的小船静止在平静水面上，船两端载着m甲＝40kg、m乙＝60kg的游泳者，在同一水平线上甲向左、乙向右同时以相对于岸3m/s的速度跃入水中，如图所示，则小船的运动速率和方向为()A．0.6m/s，向左 B．3m/s，向左C．0.6m/s，向右 D．3m/s，向右9．有一条捕鱼小船停靠在湖边码头，小船又窄又长，一位同学想用一个卷尺粗略测定它的质量，他进行了如下操作：首先将船平行码头自由停泊，然后他轻轻从船尾上船，走到船头后停下，而后轻轻下船，用卷尺测出船后退的距离d，然后用卷尺测出船长L(如图所示)。已知他自身的质量为m，则渔船的质量为()A．eq\f(m（L＋d）,d)B．eq\f(m（L－d）,d)C．eq\f(mL,d)D．eq\f(m（L＋d）,L)★10．火箭相对地面匀速飞行的速度为v0，某时刻的总质量为M，现火箭发动机向后喷出气体，若每次喷出的气体质量恒为m，相对于火箭的速度大小恒为u，不计空气阻力和地球引力，求第二次气体喷出后火箭的速度为多大。11．(反冲运动某一方向动量守恒)在水平铁轨上放置一门质量为M的炮车(不含炮弹)，发射的炮弹质量为m，设铁轨和炮车间摩擦不计，则：(1)水平发射炮弹时，炮弹速度为v0，炮车的反冲速度为多大？(2)炮身与水平方向成θ角，炮弹速度大小为v0，炮车的反冲速度是多大？(3)炮身与水平方向成θ角，炮弹射出炮口时，相对于炮口速度为v0，炮车的反冲速度为多大？

1.6反冲现象火箭参考答案课前预习：后退后退3．反冲反冲4．反冲5．速度之比课堂练习：例题1．答案ACD反冲现象是一个物体分裂成两部分，两部分朝相反的方向运动，故直升飞机不是反冲现象。例题2．答案D因为冰面光滑，无法行走和滚动，由动量守恒定律知，只有抛出物体获得反冲速度才能到达岸边。例题3．答案v=2m/s例题4．答案AC例题5．答案v=42m/s课后巩固：1．答案D2．答案A运载火箭发射升空是运用动量守恒定律,利用反冲现象而实现的。四个选项中只有A项符合题意，B项是利用作用力与反作用力，C项是利用万有引力提供向心力，D项中“离弦之箭”是由于物体具有惯性。3．答案ABC4．答案C5．答案A弹簧枪发射弹丸后，依靠反冲小车向左运动，当飞行的弹丸落入右端网兜时，因系统动量守恒，小车又停止。答案C整个过程船和炮弹系统动量守恒，因而系统动量不变。由于两发炮弹的总动量为零，因此船的速度增大,船的动量增大。7．答案ABC人和船组成的系统动量守恒。设人的质量为m，瞬时速度为v，船的质量为M，瞬时速度为v′，规定人走的方向为正方向，则有0＝mv－Mv′，解得mv＝Mv′，则有eq\f(v,v′)＝eq\f(M,m)，所以人匀速行走，船匀速后退，两者速度大小与它们的质量成反比，故A正确；人和船相互作用力大小相等，方向相反，故船与人的加速度分别为a′＝eq\f(F,M)，a＝eq\f(F,m)，则有eq\f(a′,a)＝eq\f(m,M)，故B正确；人和船组成的系统动量守恒，系统初始动量为0，所以人走走停停，船退退停停，两者动量总和总是为零，故C正确；当人在船尾停止运动后，船的速度也为零，故D错误。8．答案A9．答案B设人走动时船的速度大小为v，人的速度大小为v′，人从船尾走到船头所用时间为t，取船的运动方向为正方向，则v＝eq\f(d,t)，v′＝eq\f(L－d,t)，根据动量守恒定律得Mv－mv′＝0，解得船的质量M＝eq\f(m（L－d）,d)，故选项B正确。10．答案v0＋eq\f(mu,M)＋eq\f(mu,M－m)解:火箭与被喷气体组成的系统不受外力作用，动量守恒。以v0方向为正方向，设喷出第一次气体、第二次气体后火箭速度分别为v1、v2，应用动量守恒定律，对第一次喷气过程有：Mv0＝(M－m)v1＋m(v1－u)对第二次喷气过程有：(M－m)v1＝(M－2m)v2＋m(v2－u)