教科版高中物理选择性必修第一册第一章动量与动量守恒定律第6节反冲课件（42页PPT）

(共42张PPT)
[学习目标]
1.通过学习了解反冲运动和反冲运动在生活中的应用。
2.通过实例分析，能够应用动量守恒定律解决反冲运动问题。
3.通过学习和课外阅读，知道火箭的飞行原理，了解我国航天技术的发展。
1.定义：如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向_____的方向运动，这个现象叫作反冲。
2.特点：反冲过程中相互作用力常为变力，且作用力大，一般都满足内力_______外力，可用____________来处理。
3.应用：反冲有着广泛的应用，火箭、灌溉喷水器、反击式水轮机等都是利用_____来工作的。
相反
远大于
动量守恒定律
反冲
[易错辨析]
(1)反冲运动中动量守恒。( )
(2)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理。( )
(3)反冲运动实际上是相互作用物体之间的一对平衡力产生的效果。( )
√
√
×
解析　设乌贼瞬间喷出的水的质量为m，则喷水前乌贼质量为10m，喷水后质量为9m，设喷出的水的速度为v1，喷水后乌贼获得的速度为v2，根据动量守恒定律有0＝mv1＋9mv2，将v2＝8 m/s代入可得v1＝－72 m/s，负号表示喷水方向与乌贼身体运动方向相反，故A正确。
A
B
[总结提升]
分析反冲现象中应注意的三个问题
(1)速度的方向性：对于原来静止的整体，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的另一部分的速度就要取负值。
(2)速度的相对性：反冲问题中，若已知相互作用的两物体的相对速度，应先将相对速度转换成相对地面的速度，再根据动量守恒定律列方程。
(3)变质量问题：在反冲运动中常遇到质量变化的情况，此时应注意研究对象质量的变化。
1.原理：火箭的发射利用了____。火箭燃料舱内的燃料被点燃后，产生急剧膨胀的燃气，舱壁对这部分燃气的作用力使气体从火箭尾部高速喷出，燃气对火箭的________把火箭推向前方。
2.影响火箭获得速度大小的因素：一是向后的________；二是______ (火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比)。喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度____。
3.解决火箭类反冲问题的要点
(1)要特别注意反冲前、后各物体质量的变化。
(2)两部分物体初、末状态的速度的参考系必须是同一参考系，且一般以地面为参考系。
(3)列方程时要注意初、末状态动量的方向，一般而言，反冲后两物体的运动方向是相反的。
反冲
反作用力
喷气速度
质量比
越大
[思考探究]
我国宋代就发明了火箭(如图甲)，箭矢上扎一个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后火箭由于反冲向前运动。现代火箭原理与古代火箭相同(如图乙)，你知道我国“长征”号系列火箭是怎样先后将“神舟”号系列载人飞船送上太空的吗？

提示　火箭靠喷射高温高压燃气获得反作用力，将“神舟”系列飞船送入太空。
D
1.模型建构(如图所示)
[例4]　(2024·河北卷节选)如图，三块厚度相同、质量相等的木板A、B、C(上表面均粗糙)并排静止在光滑水平面上，尺寸不计的智能机器人静止于A木板左端。已知三块木板质量均为2.0 kg，A木板长度为2.0 m，机器人质量为6.0 kg，重力加速度g取10 m/s2，忽略空气阻力。

(1)机器人从A木板左端走到A木板右端时，求A、B木板间的水平距离；
(2)机器人走到A木板右端相对木板静止后，以做功最少的方式从A木板右端跳到B木板左端，求起跳过程机器人做的功，及跳离瞬间的速度方向与水平方向夹角的正切值。
[思维路径]
答案　(1)1.5 m　(2)90 J　2
解析　(1)机器人从A木板左端走到A木板右端，机器人与A木板组成的系统动量守恒，设机器人质量为M，每个木板质量为m，根据人船模型有Mx＝mx1，
同时有x＋x1＝LA，
解得A、B木板间的水平距离为x1＝1.5 m。
1.(反冲)一人静止于光滑的水平冰面上，现欲离开冰面，下列说法可行的是(　　)
A.向后踢腿 B.向后甩手
C.脱下衣服或鞋子水平抛出 D.脱下衣服或鞋子竖直向上抛出
解析　以人作为整体为研究对象，向后踢腿或手臂向后甩，人整体的总动量为0，不会运动起来，故A、B错误；把人和外衣、鞋子视为一个整体，这个整体动量为0，人给外衣或鞋子一个水平速度，总动量不变，所以人有一个反向的速度，可以离开冰面，故C正确；把人和外衣、鞋子视为一个整体，这个整体动量为0，人给外衣或鞋子一个竖直方向的速度，水平方向的总动量仍然等于0，所以人仍然静止，不能离开冰面，故D错误。
C
2.(火箭的发射)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7.0×103 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。则分离后卫星的速度大小是(　　)
A.7.3×103 m/s B.6.3×103 m/s
C.5.3×103 m/s D.4.3×103 m/s
解析　设分离前的共同速度为v，卫星的质量为m1，火箭壳体质量为m2，分离后卫星的速度为v1，相对速度为u，以共同速度方向为正方向，由动量守恒定律可得(m1＋m2)v＝m1v1＋m2(v1－u)，代入数据解得v1＝7.3×103 m/s，A正确。
A
D
4.(“人船”模型)如图所示，一个质量为m1＝50 kg的人爬在一只大气球下方，气球下面有一根长绳。气球和长绳的总质量为m2＝20 kg，长绳的下端刚好和水平面接触，静止时人离地面的高度为h＝7 m。如果这个人开始沿绳向下滑，当他滑到绳下端时，他离地面的高度是(可以把人看作质点)(　　)
A.0 B.2 m C.5 m D.7 m
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
[基础巩固练]
1.有关实际生活中的现象，下列说法错误的是(　　)
A.火箭靠喷出气流反冲作用而获得巨大的速度
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小反冲的影响
D.为了减轻撞车时对司乘人员伤害程度，汽车前部的发动机舱越坚固越好
解析　根据反冲运动的特点与应用可知，火箭靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度，故A正确；体操运动员在落地的过程中，动量变化一定，即运动员受到的冲量I一定，由I＝FΔt可知，体操运动员在着地时屈腿是为了延长时间Δt，可以减小运动员所受到的平均冲力F，故B正确；用枪射击时，子弹给枪身一个反作用力，会使枪身后退，影响射击的准确度，所以为了减小反冲的影响，用枪射击时要用肩部抵住枪身，故C正确；为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程度，就要延长碰撞的时间，由I＝FΔt可知位于汽车前部的发动机舱不能太坚固，故D错误。
D
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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
AC
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
6.如图，反冲小车静止放在水平光滑玻璃上，点燃酒精灯，水蒸气将橡皮塞水平喷出，小车沿相反方向运动。如果小车运动前的总质量M＝3 kg，水平喷出的橡皮塞的质量m＝0.1 kg(水蒸气质量忽略不计)。

(1)若橡皮塞喷出时获得的水平速度v＝2.9 m/s，求小车的反冲速度；
(2)若橡皮塞喷出时速度大小不变，方向与水平方向成60°角，求小车的反冲速度(小车一直在水平方向运动)。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案　(1)0.1 m/s，方向与橡皮塞水平运动方向相反　(2)0.05 m/s，方向与橡皮塞水平分运动的方向相反
解析　(1)小车和橡皮塞组成的系统所受外力之和为零，系统总动量为零。以橡皮塞运动的方向为正方向，根据动量守恒定律有mv＋(M－m)v′＝0，
解得v′＝－0.1 m/s。
负号表示小车运动方向与橡皮塞水平运动的方向相反，反冲速度大小是0.1 m/s。
(2)小车和橡皮塞组成的系统水平方向动量守恒。
以橡皮塞运动的水平分运动方向为正方向，有mv cos 60°＋(M－m)v″＝0，
解得v″＝－0.05 m/s。
负号表示小车运动方向与橡皮塞水平分运动方向相反，反冲速度大小是0.05 m/s。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
8.某小组在探究反冲运动时，将质量为m1的一个小液化瓶固定在质量为m2的小船上，利用液化瓶向外喷射气体做为船的动力。现把整个装置静止放在平静的水面上，已知打开液化瓶后向外喷射气体的对地速度为v1，如果在Δt的时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽略水的阻力，求：
(1)喷射出质量为Δm的气体后，小船的速度大小；
(2)喷射出质量为Δm气体的过程中，小船所受气体的平均作用力的大小。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9.平板车停在水平光滑的轨道上，平板车上有一人从固定在车上的货厢边沿水平方向跳出，落在平板车上的A点，A点与货厢水平距离为l＝4 m，如图所示。人的质量为m，车连同货厢的质量为M＝4m，货厢高度为h＝1.25 m(g取10 m/s2)。

(1)求车在人跳出后到人落到A点期间的反冲速度的大小；
(2)人落在A点并站定以后，车是否还在运动？车在地面上移动的位移大小为多少？
答案　(1)1.6 m/s　(2)不动　0.8 m
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
(2)人落到车上前的水平速度为v1，车的速度为v2，落到车上后设他们的共同速度为v，根据水平方向动量守恒得mv1－Mv2＝(M＋m)v，
解得v＝0。
故人落到车上A点站定后车的速度为零。
车的水平位移为x2＝v2t＝1.6×0.5 m＝0.8 m。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10