1.6 反冲现象　火箭 课时教案（表格式）2025--2026年人教版高中物理选择性必修第一册

1.6《 反冲现象　火箭》课时教案
学科 物理 年级册别 高二上册 共1课时
教材 人教版高中物理选择性必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理选择性必修第一册第一章动量守恒定律的第六节，是动量守恒定律在实际生活中的重要应用之一。教材通过生活实例引入反冲现象，结合动量守恒定律进行理论分析，并以火箭为例深入探讨其工作原理。本节内容既是对动量守恒定律的深化应用，也为后续学习航天科技知识打下基础，具有较强的理论与实践结合特点。
学情分析
高二学生已掌握动量、冲量及动量守恒定律的基本概念和公式，具备一定的逻辑推理和数学运算能力。但对反冲现象的物理本质理解尚浅，容易将反冲误认为“推力作用”而非系统内力作用的结果。学生对火箭发射等高科技现象兴趣浓厚，但缺乏对其内部物理机制的深入认知。教学中需借助实验模拟和生活实例增强直观感受，通过问题驱动引导学生从系统角度分析问题，突破思维定势。
课时教学目标
物理观念
1. 理解反冲现象的本质是系统内部相互作用导致动量重新分配，掌握反冲运动中动量守恒的应用条件与表达式。
2. 能够运用动量守恒定律解释火箭推进的基本原理，理解喷气速度与火箭速度变化之间的关系。
科学思维
1. 通过分析反冲现象的实例，培养从具体到抽象、从现象到本质的归纳推理能力。
2. 运用理想化模型（如忽略外力）处理实际问题，提升建模能力和逻辑演绎水平。
科学探究
1. 设计并观察简易反冲实验，收集数据验证动量守恒在反冲过程中的体现。
2. 在小组合作中提出假设、设计方案、分析结果，体验科学探究全过程。
科学态度与责任
1. 感受反冲现象在航天、交通等领域的广泛应用，增强对现代科技发展的认同感。
2. 认识我国航天事业的伟大成就，激发民族自豪感与投身科技报国的责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 反冲现象的物理本质及其动量守恒的定量分析。
2. 火箭推进原理的动量守恒解释。
难点
1. 理解反冲过程中系统内力如何引起整体运动状态改变。
2. 建立火箭变质量系统的理想模型并推导速度增量公式。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法
教具准备
气球反冲小车、氦气球、视频素材、PPT课件、白板、粉笔
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：气球起飞之谜
【5分钟】 一、创设真实情境，激发探究兴趣 （一）、演示“会飞的气球”实验
教师手持一个未吹满的气球，将其口部扎紧后松开，气球在教室中乱飞。随后，将气球固定在一个轻质小车上，再次释放，小车向相反方向运动。引导学生观察现象并提问：“为什么气球会自己飞起来？小车为什么会动？”
通过这一生活化的情境，打破学生“必须有外力才能产生运动”的固有认知，引发认知冲突。紧接着播放一段我国长征系列火箭发射升空的震撼视频，画面中烈焰喷涌、大地震颤，火箭缓缓升起，直冲云霄。教师深情讲述：“每一发火箭的腾空，都是人类智慧与自然规律对话的壮丽诗篇。而这一切的背后，藏着一个看似简单却极为深刻的物理秘密——反冲。”
（二）、提出核心问题，构建学习主线
教师设问：“如果一个原本静止的系统，内部发生爆炸或喷射，它会怎样运动？这种运动遵循什么规律？”并明确本节课的学习任务：揭开反冲现象的面纱，理解火箭为何能飞向太空。由此引出课题《反冲现象　火箭》，板书标题，开启探索之旅。 1. 观察实验现象，描述看到的过程。
2. 思考气球飞行的原因。
3. 联想生活中类似的例子。
4. 明确学习目标与问题。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆
设计意图 通过直观实验和震撼视频创设真实情境，引发学生认知冲突，激发好奇心与求知欲。以“气球为什么会飞”这一朴素问题切入，自然过渡到“火箭如何升空”的科技命题，形成由浅入深、由生活到科学的学习路径，为后续探究奠定情感与认知基础。
概念建构：从现象到规律
【12分钟】 一、剖析反冲现象，建立物理模型 （一）、分析典型实例，归纳共同特征
教师展示三个典型反冲案例：射击时枪身后坐、喷水式快艇后退、章鱼喷水逃生。引导学生对比分析：“这些现象中，物体的运动方向与喷出物质的方向有什么关系？系统最初是否静止？喷射前后系统的总动量如何变化？”
结合教材图1.6-1（人从船上跳上岸），详细讲解：当人向右跳离船时，船会向左运动。设人质量为m ，速度为v ；船质量为m ，速度为v 。根据动量守恒定律，系统初动量为零，则有 m v + m v = 0，即 v = - (m /m )v 。说明两物体动量大小相等、方向相反。
（二）、提炼物理本质，定义反冲现象
在学生讨论基础上，教师总结：当一个静止的系统在内力作用下分裂为两部分，一部分向某一方向运动时，另一部分必然向相反方向运动，这种现象称为反冲。强调反冲的本质是系统内部作用力与反作用力导致动量重新分配，整个系统仍满足动量守恒定律。
通过类比牛顿第三定律，指出反冲是作用力与反作用力在动量层面的体现。进一步说明，只要系统所受合外力为零或远小于内力，即可近似认为动量守恒，适用于反冲分析。 二、深化理解，辨析常见误区 （一）、辨析“推空气”错误观念
针对学生可能认为“气球飞是因为推了空气”的误解，教师设问：“在真空中，火箭还能飞行吗？”播放NASA在太空真空环境中点燃推进器的视频，显示飞船仍能加速。引导学生认识到：反冲不依赖外部介质，而是靠喷出物质获得反向动量。
（二）、建立理想模型，强化守恒思想
教师在黑板上绘制反冲过程示意图，标注质量、速度方向，并写出动量守恒方程。强调在短时间内喷出气体质量较小，可视为瞬时过程，系统动量守恒成立。提醒学生注意矢量性，规定正方向后列式计算。 1. 分析实例，找出共性。
2. 参与讨论，回答问题。
3. 理解动量守恒的应用。
4. 辨析错误观念，修正认知。
评价任务 实例分析：☆☆☆
规律归纳：☆☆☆
模型构建：☆☆☆
设计意图 通过多案例比较，帮助学生从具体现象中抽象出反冲的本质特征，完成从感性认识到理性思维的跃迁。利用动量守恒定律进行定量分析，强化物理规律的普适性。通过破除“推空气”迷思，澄清物理本质，提升科学思维的严谨性。整个过程体现“现象—模型—规律—应用”的科学探究逻辑。
实验探究：动手验证动量守恒
【10分钟】 一、设计简易实验，开展合作探究 （一）、布置实验任务，明确操作要求
教师分发实验器材：带有气球的反冲小车、光滑轨道、刻度尺、计时器。提出探究任务：“请小组合作，测量气球喷气前后小车的运动情况，验证系统动量是否守恒。”
给出具体指导：将小车置于轨道一端，吹大气球并夹紧，记录初始位置；松开夹子，让气球喷气推动小车运动，用手机慢动作拍摄或人工计时测距，估算小车平均速度。同时估算喷出气体的速度（可通过气流持续时间与气球体积粗略估算）。
（二）、引导数据分析，促进思维深化
教师巡视各组，适时提问：“喷出气体的质量怎么估算？小车质量是否包括气球？”提示学生将气体视为一个整体，估算其平均喷出速度。鼓励学生尝试列出动量守恒表达式：m车v车 + m气v气 ≈ 0。
对于数据偏差较大的小组，引导思考误差来源：摩擦力影响、气体非瞬时喷出、速度测量不准等。强调实验是在近似条件下验证理论，科学探究允许误差存在。
二、组织交流分享，提炼核心结论 （一）、展示实验成果，开展互动评价
邀请两组代表上台汇报实验过程与结果。一组展示视频回放，另一组展示数据表格。教师引导全班讨论：“他们的数据支持动量守恒吗？哪些因素影响了精度？”
（二）、总结实验意义，强化科学方法
教师总结：尽管存在误差，但绝大多数实验结果显示小车运动方向与气体喷出方向相反，且动量大小接近相等，有力支持了动量守恒定律在反冲过程中的适用性。强调实验是检验理论的重要手段，培养学生的实证意识和科学精神。 1. 小组合作完成实验操作。
2. 测量数据并记录结果。
3. 计算动量并分析是否守恒。
4. 汇报交流，接受同伴评价。
评价任务 操作规范：☆☆☆
数据真实：☆☆☆
结论合理：☆☆☆
设计意图 通过动手实验，让学生亲历科学探究全过程，增强对动量守恒定律的直观感受。在“做中学”中发展实验设计、数据处理与误差分析能力。小组合作促进交流协作，培养团队意识。教师适时引导，既保障探究方向，又留出思维空间，体现“主导—主体”相结合的教学理念。
原理深化：火箭为何能飞？
【10分钟】 一、解析火箭推进机制 （一）、建立火箭运动模型
教师在PPT上展示火箭结构简图，指出燃料燃烧产生高温高压气体，从尾部高速喷出。提问：“喷出的气体对火箭施加了什么力？这个力是外力还是内力？”
引导学生分析：喷出气体与火箭本体构成一个系统，喷气过程属于系统内部作用，产生的推力是系统内力。但由于系统原本静止，喷出气体获得向下的动量，火箭必须获得向上的动量以保持总动量为零，从而实现升空。
（二）、推导火箭速度增量公式
教师逐步推导理想条件下火箭的速度增量公式。设火箭初始质量为M，喷出燃气质量为Δm，喷气相对速度为u，喷气后火箭速度增加Δv。根据动量守恒：(M - Δm)(v + Δv) + Δm(v - u) = Mv。
忽略高阶小量ΔmΔv，化简得：MΔv = uΔm，即 Δv = u(Δm/M)。说明每次喷气速度增量与喷气速度成正比，与当前质量成反比。
进一步指出：实际火箭通过连续喷气实现持续加速，总速度增量由齐奥尔科夫斯基公式给出：Δv = u ln(M /M)，其中M 为初始质量，M为末质量。
二、联系科技前沿，增强民族自信 （一）、介绍我国航天成就
播放我国空间站建设、嫦娥探月、天问探火等视频片段，介绍长征系列运载火箭的技术进步。强调我国已掌握液氧煤油、氢氧发动机等核心技术，实现自主可控。
（二）、升华科学精神
教师深情总结：“每一克燃料的燃烧，都是对地球引力的挑战；每一次喷射，都是人类飞天梦想的跃动。从万户飞天的悲壮尝试，到今日长征火箭的九天揽月，中华民族用智慧和汗水书写了动量守恒的伟大诗篇。” 1. 观察火箭结构图。
2. 理解推力来源。
3. 跟随推导速度公式。
4. 感受科技发展成就。
评价任务 模型理解：☆☆☆
公式推导：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 通过层层递进的分析与推导，帮助学生理解火箭推进的深层物理机制，突破“火箭推空气”等迷思概念。引入齐奥尔科夫斯基公式，拓展视野，体现理论深度。结合我国航天成就进行爱国主义教育，实现知识传授与价值引领的统一，落实立德树人根本任务。
迁移应用：解决实际问题
【6分钟】 一、设置真实情境，开展问题解决 （一）、呈现应用问题
教师出示问题1：“一名宇航员在太空中与飞船脱离，手中只有一个充满压缩空气的气瓶。他应如何利用气瓶返回飞船？”
引导学生运用反冲原理思考解决方案：打开气瓶阀门，让气体向远离飞船的方向喷出，人就会获得朝向飞船的动量。
（二）、拓展应用场景
问题2：“某反冲式灌溉喷头每秒喷出2kg水，水流速度为10m/s，喷头质量为5kg。若地面光滑，求喷头的反冲速度。”
指导学生建立模型：系统初动量为零，喷水后水的动量为2kg×10m/s=20kg·m/s，方向向外；喷头动量应为-20kg·m/s。故喷头速度 v = -20 / 5 = -4m/s，即4m/s反向运动。
（三）、鼓励创新思维
提问：“能否设计一种基于反冲原理的新型交通工具？”鼓励学生大胆设想，如无轮悬浮车、太空清扫机器人等，激发创新意识。 1. 分析宇航员返回方案。
2. 列式计算喷头速度。
3. 提出创新应用设想。
4. 分享交流解题思路。
评价任务 原理应用：☆☆☆
计算准确：☆☆☆
创意表达：☆☆☆
设计意图 通过设置真实问题情境，检验学生对反冲原理的理解与迁移能力。问题由易到难，兼顾基础与拓展。鼓励创新设计，培养学生工程思维与创造力。在解决问题中巩固知识，提升综合素养，体现“学以致用”的教学理念。
作业设计
一、基础巩固题
1. 下列现象中不属于反冲的是（ ）
　A. 喷气式飞机飞行
　B. 火箭升空
　C. 枪械射击时后坐
　D. 苹果从树上掉落
2. 质量为50kg的人站在质量为150kg的小船上，小船静止于水面。若人以2m/s的速度向右跳离小船，则小船获得的速度大小为______m/s，方向向______。
二、能力提升题
3. 一枚火箭初始总质量为600kg，其中燃料质量为400kg。燃料燃烧后以800m/s的相对速度喷出。若忽略空气阻力和重力，求火箭最终获得的速度。（提示：使用齐奥尔科夫斯基公式 Δv = u ln(M /M)）
三、实践拓展题
4. 制作一个“水火箭”模型，记录制作过程与发射效果，撰写一份小报告，说明其工作原理与影响飞行高度的因素。
【答案解析】
一、基础巩固题
1. D（苹果掉落是重力作用，非系统内部分裂导致的反冲）
2. 0.67 m/s，左（由动量守恒：m v + m v = 0，代入得 50×2 + 150×v = 0，解得 v = -0.67 m/s）
二、能力提升题
3. 解：M = 600kg，M = 600 - 400 = 200kg，u = 800m/s
　　Δv = u ln(M /M) = 800 × ln(600/200) = 800 × ln3 ≈ 800 × 1.0986 ≈ 878.9 m/s
　　答：火箭最终速度约为878.9 m/s。
板书设计
1.6 反冲现象　火箭
【左侧】反冲现象定义：
　　静止系统 → 内力作用 → 分裂 → 动量守恒
　　m v + m v = 0
【中部】典型实例：
　　枪身后坐 ←→ 子弹前射
　　火箭升空 ←→ 气体喷出
　　人跳船 ←→ 船后退
【右侧】火箭原理：
　　推力来源：喷气反冲（内力）
　　速度增量：Δv = u(Δm/M)
　　齐奥尔科夫斯基公式：Δv = u ln(M /M)
【底部】核心思想：
　　动量守恒是反冲的基石
　　内力也能改变运动状态
教学反思
成功之处
1. 以“气球飞行”实验导入，有效激发学生兴趣，迅速聚焦核心问题，课堂氛围活跃。
2. 实验探究环节组织有序，学生积极参与，通过动手操作深化了对动量守恒的理解，体现了“做中学”的理念。
3. 结合我国航天成就进行情感升华，增强了学生的民族自豪感，实现了知识与价值观的融合。
不足之处
1. 火箭速度公式的推导过程较快，部分数学基础薄弱学生理解困难，应增加中间步骤的讲解。
2. 实验中气体质量估算误差较大，影响数据准确性，下次可改用电子秤预测气球质量变化。
3. 对“变质量系统”这一难点的处理还不够深入，可补充微元法思想的简要介绍。