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新教材 新高考
第一章 动量守恒定律
第6节 反冲现象 火箭
新人教版 选择性必修一
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你知道章鱼、乌贼怎样游水吗？
它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快地运动。章鱼能够调整自己的喷水口的方向，这样可以使得身体向任意方向前进。
你认为火箭升空、章鱼游水时应用了什么物理原理吗？
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反冲运动
定义：一个静止（或运动）的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反方向运动。这个现象叫做反冲。
这些现象有什么特点呢
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水母喷出水时，水母获得一个反方向的速度
水管喷出水时，水管获得一个反方向的速度
火箭喷出气体时，火箭获得一个反方向的速度
喷气飞机喷出气体时，获得一个反方向的速度
开枪射出子弹时，枪获得一个反方向的速度
开炮射出炮弹时，炮管获得一个反方向的速度
日常生活中的反冲现象有哪些？
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反冲现象的特点
（2）两部分的运动方向相反
（1）物体在内力作用下一个物体分为两部分
物理原理：
作用前：P = 0
作用后: P' = m1v1 - m2v2
则根据动量守恒定律有：P' = P
即m1v1 - m2v2 = 0 故有：v2 =
负号就表示作用后的两部分运动方向相反
遵循动量守恒定律
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反冲运动的应用和防止
（1）应用：乌贼游泳；喷灌；喷气式飞机；火箭等
（2）防止：枪射击时枪身向后反冲等
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燃放的礼花
喷气式飞机
冲浪
射击
灌溉喷水器
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灌溉喷水器是利用反冲原理设计的一种自动灌溉装置，转动方向与水的喷射方向相反,水的前进导致管的后退，弯管就旋转起来。
反冲的利用
喷气式飞机
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2017年5月5日，中国第一架国产大型喷气式客机C919顺利完成它的首次飞行。C919是商飞公司按照国际标准研发、制造的大型喷气式民用飞机，最多可以乘坐190人（C919得名的原因之一）。
反冲的利用
大炮止退犁
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中国新型履带式自行榴弹炮炮车的履带表面有较深的突起抓地钩型设计是为了增大摩擦力，止退犁和两个液压缓冲器，都是为了在火炮连射时起到“止退”的作用，提高命中精度而精心设计的。
反冲的防止
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射击时，子弹向前飞去，由于动量守恒，枪身获得向后的动量，发生反冲现象，因此肩膀会感到痛。
步枪射击
反冲的防止
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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。
火箭
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现代火箭较古代火箭结构复杂得多，现代火箭主要由壳体和燃料组成，壳体是圆筒形的，前端是封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出，火箭就向前飞去。
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火箭是利用燃气喷发时的反冲现象，遵循动量守恒定律。
火箭的工作原理
火箭最终获得速度由什么决定呢？
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M-m
V0
V=？
m
例题：火箭发射前的总质量为M，燃料全部燃烧完后的质量为m，火箭燃气的对地喷射速度为V0，燃料燃尽后火箭的速度V为多大？
解：在火箭发射过程中，内力远大于外力，所以动量守恒。
设火箭的速度方向为正方向，
由动量守恒得：0= mV -（M-m)V0
火箭起飞前的质量
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燃料燃尽后的火箭壳质量
：火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比。
质量比
结论：决定火箭最大飞行速度的因素：
喷气速度
质量比
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第一级
第二级
第三级
运载物
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火箭脱离过程
多级火箭由单级火箭组成，发射时先点燃第一级火箭，燃料用完以后，空壳自动脱落，然后下一级火箭开始工作。
为什么多级火箭在发射过程中要将空壳抛掉？试从理论上加以说明。
火箭在飞行过程中抛掉空壳后，可以使m变得更小，从而使得质量比增大，进而提高火箭最终所能获得的速度。
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一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机时喷出的速度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？
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人船模型
例：静止在水面上的小船长为L，质量为M，在船的最右端站有一质量为m的人，不计水的阻力，当人从最右端走到最左端的过程中，小船移动的距离是多大？
X2
X1
条件: 系统动量守衡且系统初动量为零
处理方法: 利用系统动量守衡的瞬时性和物体间作用的等时性,求解每个物体的对地位移
X2
X1
m
M
即
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练习： 质量为m的人站在质量为M，长为L的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边。当他向左走到船的左端时，船左端离岸多远？
l2 l1
解：先画出示意图。人、船系统动量守恒，总动量始终为零，所以人、船动量大小始终相等。从图中可以看出，人、船的位移大小之和等于L。设人、船位移大小分别为L1、L2 ，则：mv1=Mv2，两边同乘时间t，ml1=Ml2，
而l1+l2=L，
∴
应该注意到：此结论与人在船上行走的速度大小无关。不论是匀速行走还是变速行走，甚至往返行走，只要人最终到达船的左端，那么结论都是相同的。
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解决“人船模型”问题
1.解前画出人、船位移草图
2.运动情况：人走、船行；人停船停；人加速船加速；人减速船减速。
3.原理：动量守恒定律
4.人船速度关系：
任意时刻速度与质量成反比。
5.人船位移关系：
v1
v2
x人
x船
L
M
m

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