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第一章 动量守恒定律
1.6 反冲现象 火箭
一、反冲现象
把气球吹满气，然后松手，气球会怎样？
发射炮弹时，炮弹从炮筒中飞出，炮身向后运动。
用枪射击时， 子弹向前飞去，枪身向后运动。
一、反冲现象
（1）“-”号表示速度与喷出气体的速度方向相反；
一个静止的质量为M（包含内部气体）的气球，以对地速度v放出质量m的气体，则剩余气体和气球相对于地的速度为多少。
设v方向为运动的正方向，根据动量守恒定律，有：
v’
v
M-m
m
建模简化问题
注意：
（2）两部分都是相对于地面的速度；
（3）喷出气体后，剩余部分质量会变小。
一、反冲现象
反冲小车
用酒精灯加热试管中的水
一、反冲现象
反击式水轮机
一、反冲现象
水从弯管流出，圆筒转动，且运动方向相反。
观察弯管与流出水的运动方向
水流方向
圆筒旋转方向
反击式水轮机
一、反冲现象
1. 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，因为动量守恒，另一部分必然向相反的方向运动，这个现象叫作反冲。
2. 条件：
（1）一个静止（初动量为零）的物体分为两部分；
（2）两部分运动方向必然相对相反；
（3）在内力的作用下。
实验名称 实验现象 共同点
小车实验 木塞向后喷出，小车向前运动
气球实验 空气向左喷出，气球向右运动 圆筒实验 （仰视图）水从弯管顺时针流出，圆筒逆时针转动 一、反冲现象
1. 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，因为动量守恒，另一部分必然向相反的方向运动，这个现象叫作反冲。
实验名称 实验现象 共同点
小车实验 木塞向后喷出，小车向前运动
气球实验 空气向左喷出，气球向右运动 圆筒实验 （仰视图）水从弯管顺时针流出，圆筒逆时针转动 反冲运动是相互作用物体之间的作用力与反作用力产生的效果；
反冲过程中，系统的合外力一般不为零；但做反冲运动的物体系统的内力远大于外力，外力可忽略，可以认为动量近似守恒。
一、反冲现象
1. 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，因为动量守恒，另一部分必然向相反的方向运动，这个现象叫作反冲。
2. 反冲运动的特点：
（1）系统内力远远大于外力，系统动量守恒；
3. 反冲运动的原理
P' = P 即 m1v1 + m2v2 = 0 故有：
负号就表示作用后的两部分运动方向相反
（2）有其他形式的能转化为动能，系统动能增加。
冲天炮飞上天
水母向前运动
一、反冲现象
喷水飞鞋
喷灌装置
实际生产、生活中应用反冲现象的例子也很多，例如农田、园林的喷灌装置能够一边喷水一边旋转，这是因为喷口的朝向略有偏斜，水从喷口喷出时，喷管因反冲而旋转。这样可以自动改变喷水的方向。
一、反冲现象
应用
榴弹炮
止退犁
（火炮缓冲器）
一、反冲现象
防止
火 箭
喷气式飞机
一、反冲现象
古代火箭
构造和原理：箭杆上捆一个前端封闭的火药筒,点燃后成的燃气以很大速度向后喷出,箭杆由于反冲而向前运动。
二、火箭
箭身
火药筒
喷气方向
我国早在宋代就发明了火箭，箭杆上捆一个前端封闭的火药筒，点燃后生成的燃气以很大速度向后喷出，箭杆由于反冲而向前运动。
喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，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
通过喷射高温高压燃气而获得反作用力，从而沿燃气喷射的反方向飞行。
火箭工作原理：
现代火箭
例：火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v1，求燃料燃尽后火箭的飞行速度v为多大？
空气阻力、重力
二、火箭
1. 影响火箭速度的主要因素：
（1）燃气喷射的速度
解：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）
则： mv －（M-m）v1= 0
（2）火箭的质量比（即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）目前的技术条件下，火箭的质量比在6-10左右。
二、火箭
要提高喷气速度，需要使用高质量的燃料：
液氢——燃料
液氧——氧化剂
1. 如何提高喷气速度？
2. 如何提高质量比？
主要结构：
飞船
第二级火箭
第一级火箭
火箭发射过程：
第一级火箭点燃
燃尽，空壳脱落
下一级火箭点燃
多级火箭能及时把空壳抛掉，使火箭的总质量减少，因而能够达到很高的速度，但火箭的级数不是越多越好，级数越多构造越复杂，工作的可靠性越差，目前多级火箭一般都是三级。
二、火箭
　 一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机时速度v＝1000 m/s，设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次，求：
(1)当第3次气体喷出后，火箭的速度多大？
(2)运动第1s末，火箭的速度多大？
(1)设喷出3次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的3次气体为研究对象，根据动量守恒定律可得：
(M－3m)v3－3mv＝0
(2)以火箭和喷出的20次气体为研究对象，根据动量守恒可得：
(M－20m)v20－20mv＝0
由于每次喷气速度都一样，可选整体为研究对象，运用动量守恒来求解：
二、火箭
三、人船
男生向右，船向左
女生向左，船向右
解决实际问题
如何悄无声息的测出女生的体重？
三、人船
v1
v2
人和船组成的系统，在人从船头走向船尾的过程中，水平方向上动量守恒。
以向左为正，由动量守恒定律可得：
S2
S1
设人和船相对地面的位移分别为S1和S2：
则：
解得：
如果人是变速运动呢？
三、人船
由图可得：
一个质量为M，底面边长为 b 的斜面静止在光滑的水平地面上，有一质量为 m 的物块由斜面顶部无初速滑到底部时，斜面移动的距离是多少？
M
m
三、人船
S1
S2
b
M
m
由上图看出：s1 + s2 = b
分析和解答：劈和小球组成的系统水平方向不受外力，故水平方向动量守恒，且初始时两物均静止，故由推论知：
ms1=Ms2
处理此类题，关键是画草图，确定位移关系。
三、人船
代入上式得：m(b-s2)=Ms2
所以： s2=mb/(M+m)

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