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1.6反冲现象 火箭
人教版（2019）物理选择性必修第一册 第一章
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发射炮弹的炮车质量很大，并且有辅助的突起抓地钩型设计和止退犁。其目的在于防止炮车后退，让炮弹按设定的仰角发射，精确打击目标。
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演示实验1——反冲小车
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演示实验2 ——反冲水轮机
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园林喷灌装置喷口朝向略有偏斜，水从喷口喷出时，喷管因反冲而旋转，自动改变喷水方向.
2. 特 点：
内力作用下
1. 定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某一方向运动另一部分必然向相反的方向运动。这个现象叫做反冲。
注：被分离的一部分物体可以是高速喷射出的液体、气体，也可以是固体．
b. 一个物体分为两个部分
c.两部分运动方向相反
d.系统所受合外力为零或在某一方向上所受合外力为零。则在全过程中动量守恒（或单方向动量守恒）；内力远大于合外力
一、反冲现象
3. 原理：
①内力远大于外力，动量守恒定律
②其他形式的能转化为动能，机械能增加
反冲运动是系统内力作用的结果。在发生反冲运动的过程中,系统所受到的外力远远小于内力,遵循动量守恒定律。
一、反冲现象
作用前：P = 0
作用后 : P' = m1 v 1+ m2 v2
m1v1 + m2v2 = 0
故有：v2 = ( m1 / m2 ) v1
负号就表示作用后的两部分运动方向相反
一、反冲现象
4．反冲现象的应用和防止
（1）反冲现象的应用：
农田、园林的喷灌装置能够一边喷水一边旋转，这是因为水从喷口喷出时，喷管因反冲而旋转。
反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转，从而带动发电机发电。
喷气式飞机和火箭的飞行是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度，等等。
一、反冲现象
（2）避免有害的反冲运动
射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，这就会影响射击准确性等。所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。
一、反冲现象
当水从弯管的喷嘴喷出时，弯管因反冲而旋转，可以自动地改变喷水的方向.
4．反冲现象的应用和防止
灌溉喷水器
喷气式飞机是一种使用喷气发动机作为推进力来源的飞机。
喷气式飞机
4．反冲现象的应用和防止
火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得反作用力向前推进的飞行器。
火箭
4．反冲现象的应用和防止
用枪射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，枪身的反冲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.
射击
4．反冲现象的应用和防止
发射炮弹时会产生巨大的反冲力，影响连续发射的精确度，因此履带、止退犁在自动火炮中得到了广泛应用
发射炮弹
4．反冲现象的应用和防止
例1.一门大炮，炮身质量M，炮弹质量m，炮弹水平射出时相对于地面的速度为v0，不计炮身与地面的摩擦，求炮身向后反冲的速度v的大小？
若M=200kg，m=4kg，v0=100m/s，则v=？
如何减小反冲的影响？
反冲的防止——大炮
v=2m/s
（2）避免有害的反冲运动
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我国早在宋代就发明了火箭，在箭杆上捆一个前端封闭的火药筒，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。
古代的火 箭
二、火箭
节日烟花
火箭
喷气式飞机
它们都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的。
二、火箭
长征系列火箭
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名称 起飞质量/吨 火箭长度/m
长征一号 81.5 29.46
长征二号F 480 58.4
长征三号 204 44.56
长征五号 869 56.97
长征八号 356 50.3
二、火箭
思考与讨论：
1.喷气的极短时间内，重力和阻力的作用能否忽略？为什么？火箭和气体系统动量守恒吗？
2.发射火箭时气体是连续喷出的，如何将气体转化为质点类型问题？
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二、火箭
构建物理模型：
火箭(不包括气体)质量为m，以速度v0匀速运动；
极短时间 t内将质量为 m气体喷出， m气体视作质点；
忽略重力和空气阻力，喷气过程火箭和气体系统动量守恒
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气体 m
二、火箭
1.模型中各部分的速度以什么为参考系最为方便？喷气前系统的总动量是多少
2.设喷出燃气相对（喷气前火箭的）速度为u。
3.喷气后火箭相对（喷气前火箭的）速度为 v。
气体 m
v0
m
m
u
v
思考：
v就是一次喷气后火箭相对原来增加的速度。
二、火箭
火箭喷射气体过程系统动量守恒
0 =mΔv + Δmu
气体 m
v0
m
m
u
Δv
即 v =-
Δm
m
u
负号表示火箭增加速度 v 的方向与喷出气体速度u的方向相反。
怎样增大火箭一次喷气后获得的速度 v ？
二、火箭
工作原理：反冲的原理
思考：
火箭获得的速度由什么决定？
二、火箭
假设火箭在地球表面由静止起飞时，在极短的时间△t内喷出燃气的质量为△m，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度大小为u，喷出燃气后火箭的质量为m,我们设法计算火箭在这样一次喷气后增加的速度 △v？
在火箭向后喷气的极短时间内，内力>>外力，可近似认为动量守恒，设喷出燃气后火箭增加的速度为Δv，火箭的速度方向为正方向：
发射前的总动量为：
发射后的总动量为：
0
mΔv -Δmu
二、火箭
由此可见，影响火箭飞行速度的主要因素是：燃气喷射的速度 ；火箭的质量比
二、火箭
二、火箭
三级火箭发射解说
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两位同学在公园里划船,当小船离码头大约1.5 m左右时,有一位同学心想:自己在体育课上立定跳远的成绩从未低过2 m,跳到岸上绝对没有问题,于是她纵身一跃,结果却掉在水里,她为什么不能如她想的那样跳上岸呢 (不计水的阻力)
这位同学与船组成的系统在不考虑水阻力的情况下，所受合外力为零，在她跳出前后遵循动量守恒定律．她在跳出瞬间，船要向后运动，使该同学对地速度减小，跳出的距离变小．
三、人船模型
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例：如图所示，长为L、质量为m船的小船停在静水中，质量为m人的人由静止开始从船的一端走到船的另一端，不计水的阻力．求人向前走的位移和船后退的位移大小。
三、人船模型
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解析：以人和船组成的系统为研究对象，在人由船的一端走到船的另一端的过程中，系统水平方向不受外力作用，所以整个系统水平方向动量守恒，以人的运动方向为正方向：可得：0=m人v人+m船（-v船）

可得：m船x船＝m人x人，
由图可看出：x船＋x人＝L，

三、人船模型
人船模型：
1.人走船走，人停船停；人快船快，人慢船慢
2.系统满足动量守恒，人、船的位移与质量成反比
三、人船模型
例1．(多选)下列属于反冲运动的是(　 　)
A．喷气式飞机的运动
B．直升机的运动
C．火箭的运动
D．反击式水轮机的运动
答案：ACD
典型例题
例2．(多选)采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度(　　)
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
答案：AC
例3.下列关于反冲运动的说法中,正确的是(　　)
A.抛出物体的质量要小于剩下物体的质量才能获得反冲
B.若抛出物体A的质量大于剩下物体B的质量,则B受的反冲力大于A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.对抛出部分和剩余部分,牛顿第二定律都适用
D
例4. (多选)下列说法中正确的是(　　 )
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.用步枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响
D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱越坚固越好
ABC
例5.下列关于反冲运动的说法中,正确的是(　　)
A.抛出物体的质量要小于剩下物体的质量才能获得反冲
B.若抛出物体A的质量大于剩下物体B的质量,则B受的反冲力大于A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.对抛出部分和剩余部分,牛顿第二定律都适用
D
例6. (单选)如图所示，相同的平板车A、B、C成一直线静止在水平光滑的地面上，C车上站立的小孩跳到B车上，接着又立刻从B车上跳到A车上。小孩跳离C车和B车的水平速度相同，他跳到A车上后和A车相对静止，此时三车的速度分别为vA、vB、vC，则下列说法正确的是(　　)。
A．vA＝vC B．vB＝vC
C．vC＞vA＞vB D．B车必向右运动
C
例7. (多选)下列说法中正确的是(　　 )
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.用步枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响
D.为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度,发动机舱越坚固越好
ABC
例8.一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1000 m/s，设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次．
(1)当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？
(2)运动第1 s末，火箭的速度多大？
【解析】　选取整体为研究对象，运用动量守恒定律求解(1)设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的三次气体为研究对象，据动量守恒定律得：(M－3m)v3－3mv＝0所以v3＝2 m/s.(2)以火箭和喷出的20次气体为研究对象(M－20m)v20－20mv＝0所以v20＝13.5 m/s.【答案】　(1)2 m/s　(2)13.5 m/s
例9.有一只小船停在静水中，船上一人从船头走到船尾．如果人的质量m＝60 kg，船的质量M＝120 kg，船长为L＝3 m，则船在水中移动的距离是多少？水的阻力不计．
x1
x2
解：人船模型有Mx2=mx1
Mx2=m（L－x）
x2=1m
变式1：如图所示，载人气球原来静止在空中，与地面距离为h，已知人的质量为m，气球的质量(不含人的质量)为M.若人要沿轻绳梯返回地面，则绳梯的长度至少为多长？
h
x1
x2
解析：画出二者的位移示意图→利用平均动量守恒定律求解
解：人船模型有Mx2=mx1 （人的位移x1=h；气球的位移x2）M（L－h）=mh
变式2：(多选)某人站在静止于水面的船上，从某时刻开始，人从船头走向船尾，水的阻力不计，则(　 　)
A．人匀速运动，船则匀速后退，两者的速度大小与它们的质量成反比
B．人走到船尾不再走动，船也停止不动
C．不管人如何走动，人在行走的任意时刻人和船的速度方向总是相反，大小与它们的质量成反比
D．船的运动情况与人行走的情况无关
答案：ABC
反冲现象 火箭
反冲现象
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．特点：遵循动量守恒定律
3. 应用：水上飞人、园林灌溉 、火箭等
4. 防止：射击时，用肩顶住枪身
1．原理---利用反冲运动
2．决定火箭最终飞行速度的因素
喷气速度
质量比
课堂小结
课后作业
课本练习与应用
谢谢聆听

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