资源简介

1.6 反冲现象　火箭
【学习目标】
经历实验探究，认识反冲现象，能举出反冲现象的实例。
了解反冲现象的概念及反冲现象的相关应用。
结合动量守恒定律对反冲现象做出解释，进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力。
4.　了解火箭的飞行原理及决定火箭最终速度大小的因素。初步了解我国的航空、航天事业的巨大成就。
【开启新探索】
　　同学们有没有这样的经验：把气球吹起来以后，用手捏住吹气口，然后突然放手。你会观察到怎样的现象？为什么会出现这样的现象？
【质疑提升1】反冲现象
试说明气球的运动现象；并用所学知识出现这样现象的原因。
你还知道哪些类似的现象，试举例说明。
结合你的理解，说说什么是反冲？
如果一个 　 的物体在内力的作用下分为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向 的方向运动。这个现象叫做反冲。
思考一下，分析反冲运动的基本方法？做反冲运动的两部分物体的动量大小、方向有怎样的特点？两部分物体的速率大小与质量大小有怎样的关系？
反冲既有有利的一面，也有不利的一面，在看待事物时我们要学会用一分为二的观点。说说生活中哪些实例是应用反冲，哪些实例是需要减小反冲的影响？
【质疑提升2】火箭
我国早在在宋代发明的“火箭”、当代“火箭”、喷气式飞机都应用了反冲原理。如图所示，火箭应用反冲的原理，靠向下喷出气流的反冲作用来获得巨大速度。
　 设火箭飞行时，在极短时间Δt内喷射燃气的质量是Δm，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是u，喷出燃气后火箭的质量是m，则火箭在Δt时间内增加的速度Δv
通过上例的分析、求解，思考一下，通过什么方法可以提高火箭在Δt时间内增加的速度Δv？
【学以致用】
1. 炮车质量为M，炮弹质量为m，炮筒为水平方向，若炮弹离开炮口时对地速度为v，求炮车后退速度。（已知地面对炮车的摩擦力远小于炮筒中气体产生的推力）
一个连同装备共有 100 kg 的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船 45 m 的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以 50 m/s 的速度喷出气体。航天员为了能在 10 min 内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
3． 将总质量为1.05 kg的模型火箭点火升空，在0.02 s时间内有50 g燃气以大小为200 m/s的速度从火箭尾部喷出。燃气喷出过程中重力和空气阻力可忽略。则：
（1）在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小；
（2）在燃气喷出过程，火箭获得的平均推力大小。
10
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4. 如图所示，长为l，质量为m的小船停在静水中，一个质量为m′的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，小船对地的位移是多少？
【学科素养提升】
1.　下列有关实际中的一些现象。说法不正确的是( )
　　A.　火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度
　　B.　体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力
　　C.　用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响
　　D.　为了减轻撞车时对车上人员的伤害，发动机舱越坚固越好
2.　运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是( )
　　A.　燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭
　　B.　火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭
　　C.　火箭吸入空气，然后向后推出，空气对火箭的反作用力推动火箭
　　D.　火箭燃料燃烧发热，加热周围空气,空气膨胀推动火箭
3． 将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是(　　)
A.v0　　 B.v0
C.v0 D.v0
4． 质量M=327kg的小型火箭（含燃料）由静止发射，发射时共喷出质量m=27kg的气体，设喷出的气体相对地面的速度均为v=1000m/s，忽略地球引力和空气阻力的影响，则气体全部喷出后，火箭的速度大小为（ ）
A．76m/s B．90m/s
C．94m/s D．99m/s
5.　将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时　间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）( )
A．30 kg·m/s B． kg·m/s
C． kg·m/s D． kg·m/s
6． 质量为M的小车静止在水平地面上，质量为m的人站在车上，当人在车上从左端走到右端，如图所示，当车与地面摩擦不计时，那么（　　）
A．人在车上行走，若人相对车突然停止，但车仍然运动
B．人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大
C．人在车上行走的平均速度越小，则车在地面上移动的距离就越大
D．不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同
7． 一架喷气式飞机（图）飞行的速度是，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？
会 系统动量守恒
8.　一质量为M的航天器远离太阳和行星，正以速度υ0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出质量为m的气体，气体向后喷出的速度大小为υ１，求： 加速后航天器的速度大小（υ０、υ１均为相对同一参考系的速度）。
9. 用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以7.0×10 3 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，最后一节火箭壳体的质量为 100 kg。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为 1.8×103 m/s。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？
7.3*103
5.5*103
10. 一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是 120 kg。这个士兵用自动步枪在 2 s 内沿水平方向连续射出 10 发子弹，每发子弹的质量是 10 g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是 800 m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。
（1）每次射击后皮划艇的速度改变多少？
（2）连续射击后皮划艇的速度是多大？
（3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？
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39.981.6 反冲现象　火箭
【学习目标】
经历实验探究，认识反冲现象，能举出反冲现象的实例。
了解反冲现象的概念及反冲现象的相关应用。
结合动量守恒定律对反冲现象做出解释，进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力。
4.　了解火箭的飞行原理及决定火箭最终速度大小的因素。初步了解我国的航空、航天事业的巨大成就。
【开启新探索】
　　同学们有没有这样的经验：把气球吹起来以后，用手捏住吹气口，然后突然放手。你会观察到怎样的现象？为什么会出现这样的现象？
【质疑提升1】反冲现象
试说明气球的运动现象；并用所学知识出现这样现象的原因。
你还知道哪些类似的现象，试举例说明。
结合你的理解，说说什么是反冲？
如果一个 　 的物体在内力的作用下分为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向 的方向运动。这个现象叫做反冲。
思考一下，分析反冲运动的基本方法？做反冲运动的两部分物体的动量大小、方向有怎样的特点？两部分物体的速率大小与质量大小有怎样的关系？
反冲既有有利的一面，也有不利的一面，在看待事物时我们要学会用一分为二的观点。说说生活中哪些实例是应用反冲，哪些实例是需要减小反冲的影响？
【质疑提升2】火箭
我国早在在宋代发明的“火箭”、当代“火箭”、喷气式飞机都应用了反冲原理。如图所示，火箭应用反冲的原理，靠向下喷出气流的反冲作用来获得巨大速度。
　 设火箭飞行时，在极短时间Δt内喷射燃气的质量是Δm，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是u，喷出燃气后火箭的质量是m，则火箭在Δt时间内增加的速度Δv
通过上例的分析、求解，思考一下，通过什么方法可以提高火箭在Δt时间内增加的速度Δv？
【学以致用】
1. 炮车质量为M，炮弹质量为m，炮筒为水平方向，若炮弹离开炮口时对地速度为v，求炮车后退速度。（已知地面对炮车的摩擦力远小于炮筒中气体产生的推力）
一个连同装备共有 100 kg 的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船 45 m 的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以 50 m/s 的速度喷出气体。航天员为了能在 10 min 内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
3． 将总质量为1.05 kg的模型火箭点火升空，在0.02 s时间内有50 g燃气以大小为200 m/s的速度从火箭尾部喷出。燃气喷出过程中重力和空气阻力可忽略。则：
（1）在燃气喷出后的瞬间，火箭的速度大小；
（2）在燃气喷出过程，火箭获得的平均推力大小。
4. 如图所示，长为l，质量为m的小船停在静水中，一个质量为m′的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，小船对地的位移是多少？
【学科素养提升】
1.　下列有关实际中的一些现象。说法不正确的是( )
　　A.　火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度
　　B.　体操运动员在着地时屈腿是为了减小地面对运动员的作用力
　　C.　用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响
　　D.　为了减轻撞车时对车上人员的伤害，发动机舱越坚固越好
2.　运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是( )
　　A.　燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭
　　B.　火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭
　　C.　火箭吸入空气，然后向后推出，空气对火箭的反作用力推动火箭
　　D.　火箭燃料燃烧发热，加热周围空气,空气膨胀推动火箭
3． 将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v0竖直向下喷出质量为m的炽热气体．忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是(　　)
A.v0　　 B.v0
C.v0 D.v0
4． 质量M=327kg的小型火箭（含燃料）由静止发射，发射时共喷出质量m=27kg的气体，设喷出的气体相对地面的速度均为v=1000m/s，忽略地球引力和空气阻力的影响，则气体全部喷出后，火箭的速度大小为（ ）
A．76m/s B．90m/s
C．94m/s D．99m/s
5.　将质量为1.00kg的模型火箭点火升空，50g燃烧的燃气以大小为600 m/s的速度从火箭喷口在很短时　间内喷出。在燃气喷出后的瞬间，火箭的动量大小为（喷出过程中重力和空气阻力可忽略）( )
A．30 kg·m/s B． kg·m/s
C． kg·m/s D． kg·m/s
6． 质量为M的小车静止在水平地面上，质量为m的人站在车上，当人在车上从左端走到右端，如图所示，当车与地面摩擦不计时，那么（　　）
A．人在车上行走，若人相对车突然停止，但车仍然运动
B．人在车上行走的平均速度越大，则车在地面上移动的距离也越大
C．人在车上行走的平均速度越小，则车在地面上移动的距离就越大
D．不管人以什么样的平均速度行走，车在地面上移动的距离相同
7． 一架喷气式飞机（图）飞行的速度是，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？
会 系统动量守恒
8.　一质量为M的航天器远离太阳和行星，正以速度υ0在太空中飞行，某一时刻航天器接到加速的指令后，发动机瞬间向后喷出质量为m的气体，气体向后喷出的速度大小为υ１，求： 加速后航天器的速度大小（υ０、υ１均为相对同一参考系的速度）。
9. 用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以7.0×10 3 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，最后一节火箭壳体的质量为 100 kg。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为 1.8×103 m/s。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度是多大？分离后它们将如何运动？
10. 一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是 120 kg。这个士兵用自动步枪在 2 s 内沿水平方向连续射出 10 发子弹，每发子弹的质量是 10 g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是 800 m/s。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。
（1）每次射击后皮划艇的速度改变多少？
（2）连续射击后皮划艇的速度是多大？
（3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？

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