高中物理选修3-5学案6：16.5反冲运动 火箭
高中物理人教版选修3-5学案设计 16.5《反冲运动 火箭》
反冲运动火箭课程目标引航1．知道反冲运动的原理，会应用动量守恒定律解决有关反冲运动的问题。
2．知道火箭的原理及其应用。
3．了解航天技术的发展和宇宙航行。
情景思考导入天宫一号和神舟八号的“天宫之吻”，标志着我国航天技术达到了新的高度。
航天工程离不开火箭，你知道火箭的工作原理吗？提示：利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的速度。
基础知识梳理1．反冲运动(1)定义：如果一个静止的物体在____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______方向运动。
这个现象叫做反冲。
(2)原理：反冲运动的原理是____________。
(3)反冲现象的应用及防止。
①应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边____。
②防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的______，所以用步枪射击时要把枪身抵在____，以减少反冲的影响。
2．火箭(1)工作原理：利用____运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管迅速喷出时，使火箭获得巨大的____。
(2)影响火箭获得速度大小的因素。
①喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2 000～4 000 m/s。
②质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体____之比。
喷气速度越____，质量比越____，火箭获得的速度越大。
答案：1．(1)内力相反的(2)动量守恒定律(3)旋转准确性肩部2．(1)反冲速度(2)质量大大重点难点突破一、反冲运动的理解1．反冲运动的特点(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动。
(2)反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理。
(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加。
2．讨论反冲运动时应注意的问题(1)速度的相对性：解决反冲运动的问题时，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度。
由于动量守恒定律中要求速度为相对同一参考系的速度，即对地的速度。
2021-2022高二物理人教版选修3-5学案：第十六章 5 反冲运动 Word版含答案
5反冲运动火箭[目标定位] 1.生疏反冲运动，能举出几个反冲运动的实例.2.结合动量守恒定律对反冲现象做出解释；进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的力量.3.了解火箭的飞行原理及打算火箭最终速度大小的因素．一、反冲运动1．反冲：依据动量守恒定律，假如一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必定向相反的方向运动．2．反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转，可以自动转变喷水的方向．(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的精确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以削减反冲的影响．想一想为什么反冲运动系统动量守恒？答案反冲运动是系统内力作用的结果，虽然有时系统所受的合外力不为零，但由于系统内力远远大于外力，所以系统的总动量是守恒的．二、火箭1．工作原理：火箭的工作原理是反冲运动，其反冲过程动量守恒．它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前的速度．2．影响火箭获得速度大小的因素(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2__000～4__000 m/s.(2)火箭的质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比，打算于火箭的结构和材料．现代火箭的质量比一般小于10．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大．一、对反冲运动的理解1．反冲运动的特点及遵循的规律(1)特点：是物体之间的作用力与反作用力产生的效果．(2)条件：①系统不受外力或所受外力之和为零；②内力远大于外力；③系统在某一方向上不受外力或外力分力之和为零；(3)反冲运动遵循动量守恒定律．2．争辩反冲运动应留意的两个问题(1)速度的反向性对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲与抛出部分必定相反．(2)速度的相对性一般都指对地速度．例1图16－5－1质量相等的A、B两球之间压缩一根轻质弹簧，静置于光滑水平桌面上，当用板拦住小球A而只释放B球时，B球被弹出落到距桌边水平距离为s的地面上，如图16－5－1所示．若再次以相同力压缩该弹簧，取走A左边的挡板，将A、B同时释放，则B球的落地点距桌边()A.s2 B.2s C．s D.22s答案D解析挡板拦住A球时，弹簧的弹性势能全部转化为B球的动能，有E p＝12m v2B，挡板撤走后，弹性势能被两球平分，则有E p＝2×12m v B′2，由以上两式解得v B′＝22v B，由于B球抛出后做平抛运动，s＝v0t＝v02hg所以D对．针对训练图16－5－2如图16－5－2所示是一门旧式大炮，炮车和炮弹的质量分别是M 和m ，炮筒与地面的夹角为α，炮弹出口时相对于地面的速度为v 0.不计炮车与地面的摩擦，求炮身向后反冲的速度v 为________．答案 m v 0cos αM解析 取炮弹与炮车组成的系统为争辩对象，因不计炮车与地面的摩擦，所以水平方向动量守恒．炮弹放射前，系统的总动量为零，炮弹放射后，炮弹的水平分速度为v 0cos α，依据动量守恒定律有：m v 0cos α－M v ＝0所以炮车向后反冲的速度为v ＝m v 0cos αM .二、火箭的原理1．火箭燃料燃尽时火箭获得的最大速度由喷气速度v 和质量比Mm (火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比)两个因素打算．2．火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用．在火箭运动的过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，对于这一类的问题，可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为争辩对象，取相互作用的整个过程为争辩过程，运用动量守恒的观点解决问题．例2 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 ＝1 000 m/s.设火箭质量M ＝300 kg ，发动机每秒钟喷气20次． (1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？ (2)运动第1 s 末，火箭的速度多大？ 答案 (1)2 m/s (2)13.5 m/s解析 火箭喷气属反冲现象，火箭和气体组成的系统动量守恒，运用动量守恒定律求解． (1)选取整体为争辩对象，运用动量守恒定律求解． 设喷出三次气体后火箭的速度为v 3，以火箭和喷出的三次气体为争辩对象，据动量守恒定律得：(M －3m )v 3－3m v ＝0，故v 3＝3m v M －3m＝2 m/s(2)发动机每秒钟喷气20次，以火箭和喷出的20次气体为争辩对象，依据动量守恒定律得：(M －20m )v 20－20m v＝0，故v 20＝20m vM －20m＝13.5 m/s.借题发挥 分析火箭类问题应留意的三个问题(1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必需取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为争辩对象．留意反冲前、后各物体质量的变化．(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系，假如不是同一参考系要设法予以调整，一般状况要转换成对地的速度．(3)列方程时要留意初、末状态动量的方向．反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相反的． 三、反冲运动的应用——“人船模型” 1．“人船模型”问题两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒．在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比．这样的问题归为“人船模型”问题． 2．人船模型的特点(1)两物体满足动量守恒定律：m 1v 1－m 2v 2＝0.(2)运动特点：人动船动，人静船静，人快船快，人慢船慢，人左船右；人船位移比等于它们质量的反比；人船平均速度(瞬时速度)比等于它们质量的反比，即x 1x 2＝v 1v 2＝m 2m 1.(3)应用此关系时要留意一个问题：即公式v 1、v 2和x 一般都是相对地面而言的． 例3图16－5－3如图16－5－3所示，长为L 、质量为M 的小船停在静水中，质量为m 的人从静止开头从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各为多少？。
高中物理选修3-5精品学案：16.5 反冲运动 火箭
第5节反冲运动火箭学习目标核心提炼1.了解什么是反冲运动和反冲运动在生活中的应用。
1个原理——反冲运动原理2.知道火箭的飞行原理和主要用途。
1个应用——火箭3.了解我国航天技术的发展。
一、反冲阅读教材第22～23页内容，初步理解反冲原理。
1.定义：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，另一部分必然向相反的方向运动的现象。
2.规律：反冲运动中，相互作用力一般较大，满足动量守恒定律。
3.反冲现象的应用及防止(1)应用：农田、园林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转。
(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。
思维拓展两位同学在公园里划船。
租船时间将到，她们把小船划向码头。
当小船离码头大约2 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于2 m，跳到岸上绝对没有问题。
于是她纵身一跳，结果却掉到了水里(如图1)。
她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢？(假设起跳时船已静止)图1[答案]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，在她跳前后遵循动量守恒定律。
她在跳出瞬间，船也要向后运动。
所以人跳出时相对地的速度比在地上起跳时速度小，人不可能跳到岸上。
二、火箭阅读教材第23～24页内容，理解火箭的工作原理。
1.工作原理：利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出，使火箭获得巨大速度。
2.影响火箭获得速度大小的两个因素(1)喷气速度：现代火箭的喷气速度为2 000～4 000 m/s。
(2)质量比：火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比。
喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大。
3.现代火箭的主要用途：利用火箭作为运载工具，如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等。
思考判断(1)火箭点火后离开地面加速向上运动，是地面对火箭的反作用力的结果。
物理：16.5反冲 火箭 学案(新人教版选修3-5)
第十六章 动量守恒定律16.5反冲 火箭【教学目标】1．知道反冲运动的含义和反冲运动在技术上的应用。
2．知道火箭的飞行原理和主要用途。
重点：反冲运动在技术上的应用。
难点：反冲运动在技术上的应用。
【自主预习】1.根据动量守恒定律，如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向________的方向运动。
这个现象叫做________。
章鱼的运动利用了________的原理。
2．喷气式飞机和火箭的飞行应用了________的原理，它们都是靠________的反冲作用而获得巨大速度的。
3．火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比叫做火箭的________。
这个参数一般小于________，否则火箭结构的强度就有问题。
4.反冲(1)反冲：根据动量守恒定律，如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。
这个现象叫做反冲。
(2)反冲运动的特点：反冲运动是相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果。
反冲运动过程中，一般满足系统的合外力为零或内力远大于外力的条件，因此可以运用动量守恒定律进行分析。
若系统的初始动量为零，由动量守恒定律可得0＝m 1v ′1＋m 2v ′2。
此式表明，做反冲运动的两部分的动量大小相等、方向相反，而它们的速率则与质量成反比。
(3)应用：反冲运动有利也有害，有利的一面我们可以应用，比如农田、园林的喷灌装置、旋转反击式水轮发电机、喷气式飞机、火箭、宇航员在太空行走等等。
反冲运动不利的一面则需要尽力去排除，比如开枪或开炮时反冲运动对射击准确性的影响等。
5. 火箭(1)火箭：现代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。
(2)火箭的工作原理：动量守恒定律。
(3)现代火箭的主要用途：利用火箭作为运载工具，例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船。
6.“人船模型”的处理方法1．“人船模型”问题的特征两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒，在相互作用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比。
高中物理选修3-5学案4：16.5 反冲运动 火箭
16.5 反冲运动火箭学习目标1.知道反冲现象并会用动量守恒定律解释.2.知道火箭的飞行原理，初步了解提高火箭质量比的有效方法.3.知道火箭的主要用途，了解人类航空、航天事业的巨大成就.知识梳理知识点1.反冲运动1．反冲定义一个静止的物体在_______的作用下分裂为两部分，一部分向某一个方向运动，另一部分必然向_______的方向运动的现象.2．特点（1）物体的不同部分在_______作用下向相反方向运动.（2）反冲运动中，相互作用力一般较大，通常可以用______________来处理.3．反冲现象的应用及防止（1）应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转.（2）防止：用枪射击时，由于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.练一练1判断1．反冲运动中若物体分成两部分，这两部分的动量一定相同（）2．做反冲运动的这部分物体满足动量守恒定律（）3．假定冰面是光滑的，某人站在冰冻河面的中央，他想到达岸边，则可行的办法是（）A．步行B．挥动双臂C．在冰面上滚动D．脱去外衣抛向岸的反方向知识点2：火箭工作原理火箭的工作原理是______运动，其______过程动量守恒.它是靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前速度的.当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭获得大小______、方向______的动量.当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行.当然，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，研究时应该取火箭本身和相互作用的时间内喷出的气体为研究对象.练一练2 判断1．火箭是通过燃料推空气，空气反过来对火箭产生推力完成工作的（ ） 2．喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大（ ）3．将静置在地面上，质量为M (含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面的速度v 0竖直向下喷出质量为m 的炽热气体.忽略喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型获得的速度大小是（ ）A.mM v 0 B.M m v 0 C.M M －m v 0 D.m M －m v 0典例分析1.对反冲运动的理解典例1.小车上装有一桶水，静止在光滑水平地面上，如图所示，桶的前、后、底及侧面各装有一个阀门，分别为S 1、S 2、S 3、S 4(图中未全画出)，要使小车向前运动，可采用的方法是（ ）A ．打开阀门S 1B ．打开阀门S 2C ．打开阀门S 3D ．打开阀门S 4 2.人船模型典例2.如图所示，长为L 、质量为M 的小船停在静水中，一个质量为m 的人站立在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人相对地面的位移各是多少？对点训练1．(多选)下列不属于反冲运动的是（ ） 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2．平静的水面上停着一只小船，船头站立着一个人，船的质量是人的质量的8倍.从某时刻起，这个人向船尾走去，走到船中部他突然停止走动.水对船的阻力忽略不计.下列说法中正确的是（）A．人走动时，他相对于水面的速度和小船相对于水面的速度大小相等、方向相反B．他突然停止走动后，船由于惯性还会继续走动一小段时间C．人在船上走动过程中，人对水面的位移是船对水面位移的9倍D．人在船上走动过程中，人的动能是船的动能的8倍3．(多选)采取下列措施有利于增大喷气式飞机的飞行速度的是（）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4．(多选)一人从泊在码头边的船上往岸上跳，若该船的缆绳并没拴在码头上，则下列说法中正确的有（）A．船越轻小，人越难跳上岸B．人跳跃时相对船速度大于相对地速度C．船越重越大，人越难跳上岸D．人跳时相对船速度等于相对地速度——★ 参 考 答 案 ★——知识梳理知识点1. 1． 内力 相反 2．（1）内力 （2）动量守恒定律练一练1 1．× 2．√3．[解析]因为冰面光滑，无法行走和滚动，由动量守恒定律知，只有脱去外衣抛向岸的反方向，获得反冲速度才能到达岸边.D 正确.[答案]D知识点2：反冲 反冲 相等 相反 练一练2 1．× 2．√3．[解析]由动量守恒定律有m v 0＝(M －m )v ，可得火箭获得的速率为v ＝m M －m v 0，D 正确.[答案]D 典例分析典例1.[解析]根据水和小车组成的系统动量守恒，原来系统动量为零，由0＝m 水v 水＋m 车v 车知，小车的运动方向与水的运动方向相反，故水应向后喷出，选项B 正确.[答案]B典例2. [解析]选人和船组成的系统为研究对象，由于在人从船头走到船尾的过程中，系统动量守恒，人起步前系统的总动量为0.当人加速前进时，船加速后退，人停下时，船也停下来.设某一时刻人的速度为v m ，船的速度为v M ，根据动量守恒定律有：m v m －M v M ＝0，即v m v M ＝Mm因为在人从船头走到船尾的整个过程中，每一时刻系统都满足动量守恒定律，所以每一时刻人的速度与船的速度之比都与它们的质量之比成反比，从而可以判断，在人从船头走到船尾的过程中，人的位移x m 与船的位移x M 之比，也应与它们质量之比成反比，即x m x M ＝Mm由题图可以看出x m ＋x M ＝L以上各式联立可得：x m ＝M M ＋m L ，x M ＝mM ＋m L .[答案]m M ＋m L MM ＋mL 对点训练1．[解析]选项A 、C 、D 中，三者都是自身的一部分向一方向运动，而剩余部分向反方向运动，而直升机是靠外界空气的反作用力作为动力，所以A 、C 、D 对，B 错.[答案]ACD2．[解析]人船系统动量守恒，总动量始终为零，因此人、船动量等大，速度与质量成反比，A错误；人“突然停止走动”是指人和船相对静止，设这时人、船的速度为v，则(M＋m)v＝0,所以v＝0，说明船的速度立即变为零，B错误；人和船系统动量守恒，速度和质量成反比，因此人的位移是船的位移的8倍，C错误；动能、动量关系E k＝p22m∝1m，人在船上走动过程中人的动能是船的动能的8倍，D正确.[答案]D3．[解析]把喷气式飞机和喷出的气体看成系统，设原来总质量为M，喷出的气体质量为m，速度是v，剩余质量(M－m)的速度为v′，规定飞机的速度方向为正方向，由动量守恒得m v－(M－m)v′＝0，v′＝m vM－m.故A、C正确.[答案]AC4．[解析]人尽力往岸上跳时，人做的功是确定的，且全部转化成了人与船的动能.设船的质量为m1，人的质量为m2，跳后人与船的动量大小均为p，则E k人＝p22m2，E k船＝p22m1,因E k人＋E k船为定值，故m1越小，p越小，故A对；人、船相对运动，因此说人跳跃时相对船速度大于相对地速度，故B 正确.[答案]AB。
高中物理选修3-5学案3：16.5 反冲运动 火箭
16.5 反冲运动火箭学习目标1. 经历实验探究，认识生活中的反冲运动。
2. 用动量守恒定律解释反冲运动，进一步提高运用动量守恒定律分析、解决实际问题的能力。
3. 知道火箭的工作原理和主要用途，了解我国航天、导弹事业的发展。
自主预习1.反冲（1）根据动量守恒定律知，如果一个静止的物体在_________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_________的方向运动，这种现象叫作反冲。
（2）举出几个生活中反冲现象的例子：_________、____________、“冲天炮”、喷气式飞机等。
（3）反冲运动的应用及防止应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出的，一边喷水，一边_________.防止：用步枪射击时，由于枪身向后发生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_________，以减小反冲运动的影响。
2. 火箭（1）火箭和喷气式飞机的飞行应用了_________原理，它们都是靠向后喷出高速气流的_________作用而获得巨大的速度的。
（2）火箭喷出的燃气的速度越大、火箭喷出的物质的质量与火箭本身的质量之比越大，火箭获得的速度_________。
为了能使火箭达到发射卫星所需要的速度，苏联科学家奥尔科夫斯基提出了_________的概念。
（3）我国自行研制的火箭于1964年首次升空; 我国于1970 年成功发射第一颗人造卫星。
重难点探究主题1：反冲情景：如图所示，用薄铝箔卷成一个细管，一端封闭，另一端留一个很细的口，内装有从火柴头上刮下的药粉，把细管放在支架上，用火柴或其他办法给细管加热，当管内药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反的方向飞去。
问题：为什么燃气和细管的运动方向会相反?主题2：火箭情景：“长征五号”是中国研制的新一代无毒、无污染、高性能、低成本和大推力的重型运载火箭系列，在“长征五号”大型运载火箭和海南文昌航天发射基地问世后，中国航天将具备将1. 2吨至25吨的有效载荷送入近地轨道，1. 8吨至14吨的有效载荷送入地球同步转移轨道的能力，推动中国空间应用产业、载入航天技术和天文科学的发展，也必将大大提高中国在国际航天发射市场上的竞争能力。
高中物理选修3-5-16.5
• 【例5】采取下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行 速度（ ） • A. 使喷出的气体速度增大 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）
• 例6 质量为M的平板车静止在水平路面上，车与路面间的 摩擦不计。质量为m的人从车的左端走到右端，已知车长 为L，求在此期间车行的行距离？
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• 【例1】火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出气 体相对地的速度v=1000m/s， • 设火箭初质量M=300kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑 地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1秒末的速度 是多大？ • V=13.6m/s
• 【例2】一静止的质量为M的原子核，以相对地的速度v放 射出一质量为m的粒子后，原子核剩余部分作反冲运动的 速度大小为（ ） • A B • C. • 答案为B。 D.
Mv m
mv M m
M m v m
M m v m
• 例3．抛出的手雷在最高点时水平速度为10m/s，这时突 然炸成两块，其中大块质量300g仍按原方向飞行，其速 度测得为50m/s，另一小块质量为200g，求它的速度的大 小和方 • （- 50m/s）
• 例 4 ．机关枪重 8kg ，射出的子 弹质量为 20 克，若子弹的出口 速度是 1000m/s ，则机枪的后 退速度是多少？
• （一） 火箭 • 1. 火箭：现代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。 • 2. 火箭的工作原理：动量守恒定理。 • 3. 火箭飞行能达到的最两个因素
• 作业P13
再见
反冲现象
• 喷气飞机 • 火箭 • 打炮
16.5反冲运动 火箭 高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计【精品】
16.5 反冲运动火箭教学目标：一、知识目标：1、知道什么是反冲运动，能举出几个反冲运动的实例；2、知道火箭的飞行原理和主要用途。
二、能力目标：1、结合实际例子，理解什么是反冲运动；2、能结合动量守恒定律对反冲现象做出解释；3、进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力三、德育目标：1、通过实验，分析得到什么是反冲运动，培养学生善于从实验中总结规律和热心科学研究的兴趣、勇于探索的品质。
2、通过介绍我国成功地研制和发射长征系列火箭的事实，结合我国古代对于火箭的发明和我国的现代火箭技术已跨入世界先进先烈，激发学生热爱社会主义的情感。
教学重点：1、知道什么是反冲。
2、应用动量守恒定律正确处理喷气式飞机、火箭一类问题。
教学难点：如何应用动量守恒定律分析、解决反冲运动。
教学方法：1、通过观察演示实验，总结归纳得到什么是反冲运动。
2、结合实例运用动量守恒定律解释反冲运动。
教学用具：反冲小车、玻璃棒、气球、酒精、反冲塑料瓶等课时安排：1课时教学步骤：导入新课[演示]拿一个气球，给它充足气，然后松手，观察现象。
[学生描述现象]释放气球后，气球内的气体向后喷出，气球向相反的方向飞出。
[教师]在日常生活中，类似于气球这样的运动很多，本节课我们就来研究这种。
新课教学：（一）反冲运动火箭1、教师分析气球所做的运动给气球内吹足气，捏紧出气孔，此时气球和其中的气体作为一个整体处于静止状态。
松开出气孔时，气球中的气体向后喷出，气体具有能量，此时气体和气球之间产生相互作用，气球就向前冲出。
2、学生举例：你能举出哪些物体的运动类似于气球所作的运动？学生：节日燃放的礼花。
喷气式飞机。
反击式水轮机。
火箭等做的运动。
3、同学们概括一下上述运动的特点，教师结合学生的叙述总结得到：某个物体向某一方向高速喷射出大量的液体，气体或弹射出一个小物体，从而使物体本身获得一反向速度的现象，叫反冲运动4、分析气球。
火箭等所做的反冲运动，得到：在反冲现象中，系统所受的合外力一般不为零；但是反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况，可以认为反冲运动中系统动量守恒。
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16.5 反冲运动火箭
一、自主预习
（一）反冲
1．反冲定义：当物体的一部分以一定的速度离开物体时，剩余部分将做_____________的运动，这种现象叫反冲运动。
2．反冲中的动量守恒：物体间的相互作用力是________，作用时间很___，作用力很______，远远大于系统受到的__________，可以与动量守恒定律来处理。
3．反冲中的能量：因为有其他形式的能转化为_______，所以系统的___________________。
（二）爆炸
1．爆炸中的动量守恒：物体间的相互作用力是________，作用时间很_____，作用力很______，远远大于系统受到的__________，可以与动量守恒定律来处理。
2．爆炸中的能量：因为有其他形式的能转化为_________，所以系统的________________。
3．爆炸后的运动状态：在空中沿水平方向运动的物体，如果爆炸后分裂成两块，前面一块做平抛运动时，后面一块可能做同向或反向的平抛运动，也可能做自由落体运动。
二、课堂突破
（一）爆炸和反冲
1．爆炸的特点
（1）动量守恒：由于爆炸是在极短的时间内完成的，爆炸时物体间的相互作用力远远大于系统受到的外力，所以爆炸过程中，系统的总动量守恒。
（2）动能增加：在爆炸过程中，由于其他形式的能量（如化学能）转化为动能，所以爆炸后系统的总动能增加。
（3）位移不变：爆炸时间极短，因而作用过程中物体运动的位移很小，一般忽略不计，可以认为爆炸后物体仍然从爆炸时的位置以新的动量开始运动。
2．反冲
（1）现象：物体的不同部分在内力的作用下向相反的方向运动。
（2）特点：一般情况下，物体间的相互作用力（内力）较大，因此系统动量往往有①动量守恒、②动量近似守恒、③某一方向动量守恒三种情况。
例1有一个以10 m/s 的速度飞行的手榴弹炸成两块，这两块的质量m 1=0.6 kg ，m 2=0.4 kg ，较大的一块炸裂后仍按原方向运动其速度增加到50 m/s 。
求较小的那一块的飞行情况。
例2总质量为M 的火箭竖直上升至某处的速度为v ，此时向下喷出质量为m ，相对地的速度为u 的气体n 次，此后火箭的速度为多大?
（二）人船模型
1．“人船模型”不仅是动量守恒问题中典型的物理模型，也是最重要的力学综合模型之
一。
利用“人船模型”及其典型变形，通过类比和等效方法，可以使许多动量守恒问题的分析思路和解答步骤变得极为简捷。
选人前进的方向为正方向，根据动量守恒定律有：
m v 人－M v 船=0 ①
即：v 人:v 船=M :m
由于每一时刻均满足人、船速度之比等于人、船质量的反比，因而人、船平均速度之比也等于人、船质量的反比，故位移大小之比应满足：x 人:x 船=M :m ②。
2．“人船模型”的适用条件与实质——对一个原来处于静止状态的系统，且在系统发生相对运动的过程中，动量守恒或有一个方向动量守恒，其实质就是初速为零的系统中物体所做的反冲运动，系统满足某方向上的平均动量守恒。
例3静止在水面上的船长为L 、质量为M ，一个质量为m 的人站在船头，当此人由船头走到船尾时，不计水的阻力，船移动的距离是
A ．m mL
B ．m M mL +
C ．m M mL -
D ．m
M L m M +-)( 三、课堂达标
1．(多选)有关实际中的现象，下列说法正确的是( )
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
2．(多选)下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行速度( )
A ．使喷出的气体速度增大
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
3．如图所示是一种弹射装置，弹丸质量为m ，底座质量为3m ，开始时均处于静止状态，当弹簧释放将弹丸以相对地面v 的速度发射出去后，底座的反冲速度大小是( )
A ．3v 4
B ．v 4
C ．v 3
D ．0 4．一炮艇在湖面上匀速行驶，突然从船头和船尾同时向前和向后发射一发炮弹，设两炮弹质量相同，相对于地的速率相同，牵引力、阻力均不变，则船的动量和速度的变化情况是( )
A ．动量不变，速度增大
B ．动量变小，速度不变
C ．动量增大，速度增大
D ．动量增大，速度减小
5．“神舟六号”宇宙飞船是由火箭喷气发动机向后喷气而加速的．假设火箭喷气发动机每次喷出气体质量为m ，喷出的气体相对地面的速度为v ，设“神舟”六号载人飞船及火箭的总质量为M (m ≪M )，喷气前飞船的速度为v 0，火箭发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机点火后1 s 末，飞船的速度是多大？
——★ 参 考 答 案 ★——
一、自主预习
相反方向变力短大外力动能动能增加
变力短大外力动能动能增加
二、课堂突破
例1.[解析]动量守恒（m 1+m 2）v 0=m 1v 1+m 2v 2
m 1/m 2=3：7，代入v 0=10m/s,v 2=50m/s
解得v 1=-50m/s
即速度大小为50m/s,方向与原速度相反
例2.[答案]M nmu M nm
+-v [解析]设火箭的末速度为v 1取初速度方向为正，火箭初动量为M v ，末动量为1()M nm -v
n 次喷出气体动量为nmu -
根据动量守恒：()1M M nm nmu =--v v
解得1M nmu M nm
+=-v v 例3.[答案]B
[解析]对于人船整体来说动量守恒，设船移动距离为s ，人移动的距离为L –s ，作用时间为t ，根据动量守恒条件可知：t
s M t s
L m --=0，解得mL s M m =+，故选B 。
三、课堂达标
1.[答案]ABC
[解析]火箭靠喷出气体，通过反冲获得前进的动力，从而获得巨大速度，A 正确；体操运动员在着地时屈腿是为了延长作用时间来减小地面对运动员的作用力，B 正确；用枪射击时要用肩部抵住枪身是为了减少反冲的影响，C 正确；为了减轻撞车时对司乘人员的伤害程
度，需要兼顾延长作用时间，减小作用力，D 错误．
2.[答案]AC
3.[答案]C
[解析]在水平方向上，弹丸和底座组成的系统动量守恒，设水平向右为正，由动量守恒
可得3m v ′＋m v ＝0，得v ′＝－v 3
，负号表示速度方向水平向左，故C 正确． 4.[答案]A
[解析][解析]整个过程动量守恒，由于两发炮弹的总动量为零，因而船的动量不变．又因为船发射炮弹后质量减小，因此船的速度增大．
5.[答案]20m v M －20m
[解析]选火箭和1 s 内喷出的气体为研究对象，设火箭1 s 末的速度为v ′，1 s 内共喷出质量为20m 的气体，取火箭运动方向为正方向，由动量守恒定律得
(M －20m )v ′－20m v ＝0
所以1 s 末火箭的速度v ′＝20m v
M －20m .。