反沖現(xiàn)象火箭

知識(shí)點(diǎn)：反沖現(xiàn)象火箭

一、反沖現(xiàn)象

1.定義

一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相

反的方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象.

2.規(guī)律：反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用力一般較大，滿足動(dòng)量守恒定律.

3.反沖現(xiàn)象的應(yīng)用及防止

(1)應(yīng)用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置利用反沖使水從噴口噴出時(shí)，一邊噴水一邊旋轉(zhuǎn).

(2)防止：用槍射擊時(shí)，由于槍身的反沖會(huì)影響射擊的準(zhǔn)確性，所以用槍射擊時(shí)要把槍身抵

在肩部，以減少反沖的影響.

二、火箭

1.工作原理：噴氣式飛機(jī)和火箭的飛行應(yīng)用了反過(guò)的原理，它們靠噴出氣流的反沖作用而

獲得巨大的速度.

2.決定火箭增加的速度的因素

(1)火箭噴出的燃?xì)庀鄬?duì)噴氣前火箭的速度.

(2)火箭噴出燃?xì)獾馁|(zhì)量與火箭本身質(zhì)量之比.

技巧點(diǎn)撥

一、反沖運(yùn)動(dòng)的理解和應(yīng)用

1.反沖運(yùn)動(dòng)的三個(gè)特點(diǎn)

(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng).

(2)反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用的內(nèi)力一般情況下遠(yuǎn)大于外力或在某一方向上內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，

所以兩部分組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒或在某一方向動(dòng)量守恒.

(3)反沖運(yùn)動(dòng)中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以系統(tǒng)的機(jī)械能增加.

2.討論反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的兩個(gè)問(wèn)題

(1)速度的方向性：對(duì)于原來(lái)靜止的整體，可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍瑒t反

方向的另一部分的速度就要取負(fù)值.

(2)速度的相對(duì)性：反沖問(wèn)題中，若已知相互作用的兩物體的相對(duì)速度，應(yīng)先將相對(duì)速度轉(zhuǎn)

換成相對(duì)地面的速度，再列動(dòng)量守恒方程.

二、火箭的工作原理分析

1.火箭噴氣屬于反沖類問(wèn)題，是動(dòng)量守恒定律的重要應(yīng)用.

2.分析火箭類問(wèn)題應(yīng)注意的三個(gè)問(wèn)題

(1)火箭在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，故在應(yīng)用動(dòng)量守恒定

律時(shí)，必須取在同一相互作用時(shí)間內(nèi)的火箭和噴出的氣體為研究對(duì)象.注意反沖前、后各物

體質(zhì)量的變化.

(2)明確兩部分物體初、末狀態(tài)的速度的參考系是否為同一參考系，如果不是同一參考系要

設(shè)法予以轉(zhuǎn)換，一般情況要轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度.

(3)列方程時(shí)要注意初、末狀態(tài)動(dòng)量的方向.

三、反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用一“人船模型”

1.“人船模型”問(wèn)題

兩個(gè)原來(lái)靜止的物體發(fā)生相互作用時(shí)，若所受外力的矢量和為零，則動(dòng)量守恒.

2.人船模型的特點(diǎn)

(1)兩物體滿足動(dòng)量守恒定律：""vi—miv2=0.

(2)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：人動(dòng)船動(dòng)，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右，人、船位移比等于

它們質(zhì)量的反比，即空=篙.

總結(jié)提升

“人船模型”是利用平均動(dòng)量守恒求解的一類問(wèn)題，解決這類問(wèn)題應(yīng)注意：

⑴適用條件：

①系統(tǒng)由兩個(gè)物體組成且相互作用前靜止，系統(tǒng)總動(dòng)量為零；

②在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中至少有一個(gè)方向的動(dòng)量守恒(如水平方向或豎直方向).

(2)畫(huà)草圖：解題時(shí)要畫(huà)出各物體的位移關(guān)系草圖，找出各長(zhǎng)度間的關(guān)系，注意兩物體的位

移是相對(duì)同一參考系的位移.

例題精練

1.關(guān)于反沖運(yùn)動(dòng)的說(shuō)法中，正確的是()

A.拋出部分的質(zhì)量mi要小于剩下部分的質(zhì)量m2才能獲得反沖

B.若拋出部分的質(zhì)量加1大于剩下部分的質(zhì)量相2，則"Z2的反沖力大于如所受的力

C.反沖運(yùn)動(dòng)中，牛頓第三定律適用，但牛頓第二定律不適用

D.拋出部分和剩余部分都適用于牛頓第二定律

答案D

解析由于系統(tǒng)的一部分向某一方向運(yùn)動(dòng)，而使另一部分向相反方向運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象叫反沖

運(yùn)動(dòng).定義中并沒(méi)有確定兩部分之間的質(zhì)量關(guān)系，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤.在反沖運(yùn)動(dòng)中，兩部分

之間的作用力是一對(duì)作用力與反作用力，由牛頓第三定律可知，它們大小相等，方向相反，

故選項(xiàng)B錯(cuò)誤.在反沖運(yùn)動(dòng)中一部分受到另一部分的作用力產(chǎn)生了該部分的加速度，使該

部分的速度逐漸增大，在此過(guò)程中對(duì)每一部分牛頓第二定律都成立，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D

正確.

2.將質(zhì)量為1.00kg的模型火箭點(diǎn)火升空，50g燃燒的燃?xì)庖源笮?00m/s的速度從火箭

噴口在很短時(shí)間內(nèi)噴出.在燃?xì)鈬姵龊蟮乃查g，火箭的動(dòng)量大小為（噴出過(guò)程中重力和空氣

阻力可忽略）（）

A.30kg-m/sB.5.7X102kg-m/s

C.6.0X102kg-m/sD.6.3X102kg-m/s

答案A

解析設(shè)火箭的質(zhì)量為相1,燃?xì)獾馁|(zhì)量為相2.由題意可知，燃?xì)獾膭?dòng)量P2=7"2O2=50X10一

3X600kg-m/s=30kg-m/s.以火箭運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较颍鶕?jù)動(dòng)量守恒定律可得，0=電。1一

mas,則火箭的動(dòng)量大小為pi=〃2iOi=〃Z2S=30kg-m/s,所以A正確，B、C、D錯(cuò)誤.

隨堂練習(xí)

1.靜止的實(shí)驗(yàn)火箭，總質(zhì)量為M,當(dāng)它以相對(duì)地面的速度如噴出質(zhì)量為Nm的高溫氣體后，

火箭的速度為（）

Am?△機(jī)

Vo

AM.-~\7m77oB.—M

C-~MVoD-

答案D

解析火箭整體動(dòng)量守恒，以oo的方向?yàn)檎较颍瑒t有（M—Am）0+A相次）=0,

AH?

解得：「0,負(fù)號(hào)表示火箭的運(yùn)動(dòng)方向與。0方向相反?

2.（多選）某同學(xué)想用氣墊導(dǎo)軌模擬“人船模型”.該同學(xué)到實(shí)驗(yàn)室里，將一質(zhì)量為長(zhǎng)

為L(zhǎng)的滑塊置于水平氣墊導(dǎo)軌上（不計(jì)摩擦）并接通電源.該同學(xué)又找來(lái)一個(gè)質(zhì)量為m的蝸牛

置于滑塊的一端，在食物的誘惑下，蝸牛從該端移動(dòng)到另一端.下面說(shuō)法正確的是（）

A.只有蝸牛運(yùn)動(dòng)，滑塊不運(yùn)動(dòng)

B.滑塊運(yùn)動(dòng)的距離是核一

C.蝸牛運(yùn)動(dòng)的位移是滑塊的4倍

m

D.滑塊與蝸牛運(yùn)動(dòng)的距離之和為工

答案CD

解析根據(jù)“人船模型”，易得滑塊的位移為三丹一"蝸牛運(yùn)動(dòng)的位移為77笠—"C、D正

M+mM+m

確.

綜合練習(xí)

1.（2021?黑龍江鶴崗一中高一期末）如圖所示，水平地面上緊挨著的兩個(gè)滑塊P、Q之間有

少量炸藥（質(zhì)量不計(jì)），爆炸后P、Q沿水平地面向左、右滑行的最大距離分別為0.8m、0.2m。

已知P、Q與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則P、Q的質(zhì)量之比他為（）

P。

叫加2

A.1：2B.2：1C.4：1D.1：4

【答案】A

【詳解】

爆炸過(guò)程中，兩滑塊動(dòng)量守恒，取水平向右為正，則

0=一叫匕+m2V2

爆炸之后分別對(duì)兩滑塊動(dòng)能定理可知：滑塊P

12

mv

一〃呵g/=0--l1

滑塊Q

-jum2gx2=0-^-m2V2

聯(lián)立代入已知數(shù)據(jù)解得

叫：叫=1:2

故選Ao

2.（2021.臨澧縣第一中學(xué)高二期末）如圖所示，我國(guó)自行研制的第五代隱形戰(zhàn)機(jī)“殲20”以

速度%水平向右勻速飛行，到達(dá)目標(biāo)地時(shí)，將質(zhì)量為M的導(dǎo)彈自由釋放，導(dǎo)彈向后噴出質(zhì)

量為相、對(duì)地速率為％的燃?xì)猓瑒t噴氣后導(dǎo)彈的速率為（）

AMv0+mvxMv0-mvlMv0-mvxMVQ+mv1

M-mM-mMM

【答案】A

【詳解】

設(shè)導(dǎo)彈飛行的方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律

Mv0-（M-m）v—mvx

解得

Mv0+mVl

M—m

故選A。

3.（2021.河南高一期末）下列幾種運(yùn)動(dòng)沒(méi)有利用反沖的原理的是（

【答案】B

【詳解】

A.烏賊的逃生是利用噴出的水的反沖作用，屬于反沖運(yùn)動(dòng)，故A不符合題意；

B.雞蛋“破”與“不破”的訣竅，是增大作用時(shí)間，減小作用力，起到緩沖作用。故B符合題

一生一

思；

C.宇航員無(wú)繩太空行走，是利用反沖的原理。故c不符合題意；

D.氣球充氣后敞口釋放，利用噴出的氣體的反沖作用而運(yùn)動(dòng)的，屬于反沖運(yùn)動(dòng)，故D不符

合題意。

故選B。

4.（2021?西寧市海湖中學(xué)高二期中）如圖所示為我國(guó)的長(zhǎng)征七號(hào)運(yùn)載火箭剛發(fā)射時(shí)的情景。

則下列法正確的是（）

A.火箭受到地面對(duì)它的彈力作用而升空

B.火箭受周?chē)諝鈱?duì)它的作用而升空

C.火箭受到向下噴射的氣體對(duì)它的作用而升空

D.在沒(méi)有空氣的環(huán)境中這類火箭無(wú)法升空

【答案】C

【詳解】

火箭高速向后噴出氣體，氣體對(duì)火箭的反作用力使火箭升空，故在沒(méi)有空氣的環(huán)境中這類火

箭也能正常升空，c正確。

故選C。

5.（2021?福建省泰寧第一中學(xué)高二期中）如圖，質(zhì)量是M（包括繩）的氣球下方有一段繩

長(zhǎng)為八一質(zhì)量為機(jī)的人懸掛在繩的末端8點(diǎn)，氣球和人均處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)人沿繩慢慢

地爬到繩的上端A點(diǎn)處，空氣阻力不計(jì)，人可視為質(zhì)點(diǎn)，則人實(shí)際上爬的高度是（）

M

D.—L

M+mM+mMm

【答案】B

【詳解】

設(shè)氣球下降的高度為九則由平均動(dòng)量守恒可知

Mh=m（L—h）

解得

,mL

n=----

M+m

則人實(shí)際上爬的高度是

，，一ML

n=L—n=----

M+m

故選B。

6.（2021?周口市中英文學(xué)校高二期中）如圖所示，放在光滑水平桌面上的A、B木塊之間

夾一被壓縮的水平輕彈簧。現(xiàn)釋放彈簧，A、B木塊被彈開(kāi)后，各自在桌面上滑行一段距離

飛離桌面。A落地點(diǎn)距桌邊水平距離為0.5m,B落地點(diǎn)距桌邊水平距離為1m,則（）

A.A、B離開(kāi)彈簧時(shí)的速度之比為2：1

B.A、B離開(kāi)彈簧時(shí)的速度之比為1：1

C.A、B質(zhì)量之比為1：2

D.A、B質(zhì)量之比為2：1

【答案】D

【詳解】

AB.A和B離開(kāi)桌面后做平拋運(yùn)動(dòng)，下落的高度相同，它們的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相等，由％=%/得

速度之比

%=比」

*42

故AB錯(cuò)誤；

CD.彈簧彈開(kāi)木塊的過(guò)程，兩木塊組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，取向左為正方向，由動(dòng)量守恒定

律得

mAvA-mBvB=0

則質(zhì)量之比

mBVA7

故D正確C錯(cuò)誤。

故選D。

7.(2021?北京豐臺(tái)區(qū)?高二期中)我國(guó)發(fā)射的“神舟十一號(hào)”飛船與“天宮二號(hào)”空間站實(shí)現(xiàn)了

完美對(duì)接。假設(shè)“神舟十一號(hào)”飛船到達(dá)對(duì)接點(diǎn)附近時(shí)對(duì)地的速度為此時(shí)的質(zhì)量為欲

使飛船追上“天宮二號(hào)”實(shí)現(xiàn)對(duì)接，飛船需加速到也，飛船發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火，將質(zhì)量為機(jī)的燃?xì)?/p>

一次性向后噴出，燃?xì)鈱?duì)地向后的速度大小為也，不考慮飛船加速過(guò)程中的變軌，則在這個(gè)

過(guò)程中，下列各表達(dá)式正確的是()

A.Mvo=Mvi+mv2

B.Mvo=Mv\mv2

C.Mvo=(Mm)vi+mv2

D.Mvo=(Mm)v\mvi

【答案】D

【詳解】

選飛船向上飛行的速度方向?yàn)檎较颍w船發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火噴出燃?xì)膺^(guò)程動(dòng)量守恒。

由動(dòng)量守定律得

Mv0-(M-in)vx—mv2

故選D。

8.（2021?北京人大附中高一期中）如圖所示，靜止在光滑水平面上的兩輛小車(chē)用細(xì)線相連,

中間有一個(gè)壓縮了的輕彈簧（與小車(chē)不栓接）。燒斷細(xì)線后（）

A.兩車(chē)同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)

B.在彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)前，兩車(chē)的動(dòng)能減少

C.在彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)前，兩車(chē)的移動(dòng)的距離之比增大

D.在彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)的整個(gè)過(guò)程中，兩車(chē)動(dòng)量的變化相同

【答案】A

【詳解】

A.燒斷細(xì)線后，兩車(chē)同時(shí)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A正確；

B.在彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)前，