第一章動量守恒定律第6節(jié)反沖運動火箭1.動量守恒定律成立的條件：(1)系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零(2)系統(tǒng)的內(nèi)力遠大于外力(3)系統(tǒng)在某一方向上不受外力或所受外力的合力為02.動量守恒定律的物理模型.(1)滑塊在氣墊導(dǎo)軌上相撞(冰壺運動)(2)物體發(fā)生爆炸(3)兩小球在同一高度球心正碰回顧：動量守恒條件及相關(guān)模型烏賊的運動水母的游動實例導(dǎo)入1.結(jié)合視頻，你是否可以說明一下烏賊是如何向前運動的向后排出水（氣體），自身向前運動(2)它們的運動體現(xiàn)了怎樣的物理原理動量守恒(3)總結(jié)、歸納烏賊、水母運動的特點初始狀態(tài)靜止、分成兩部分（內(nèi)力作用）、朝相反方向運動思考與討論1.反沖運動(1).定義：當一個物體向某一方向射出(或拋出)它的一部分時，這個物體的剩余部分向相反方向運動的現(xiàn)象．(2).特點：①物體間相互作用突然發(fā)生，時間短，作用強。②系統(tǒng)所受外力一般不為零，但遠遠小于內(nèi)力。③有其他形式的能轉(zhuǎn)化成動能，系統(tǒng)總動能增加。(3).原理：遵循動量守恒定律P‘=P

m1v1+m2v2=0負號就表示作用后的兩部分運動方向相反學(xué)習(xí)任務(wù)一：反沖現(xiàn)象(4).注意：①速度的矢量性：分裂后的兩部分運動方向必然相反。②速度的相對性：轉(zhuǎn)化為相對于同一參考系的速度。多角度解析反沖運動1.從動量的角度理解反沖運動動量守恒定律2.從力的角度解釋反沖運動牛頓第三定律3.從能量的角度分析反沖運動能量守恒（系統(tǒng)內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動能）

（1）應(yīng)用：烏賊游泳；噴灌；噴氣式飛機；火箭等（2）防止：槍射擊時槍身向后反沖等學(xué)習(xí)任務(wù)一：反沖現(xiàn)象2.反沖運動的應(yīng)用和防止

灌溉噴水器是利用反沖原理設(shè)計的一種自動灌溉裝置，轉(zhuǎn)動方向與水的噴射方向相反,水的前進導(dǎo)致管的后退，彎管就旋轉(zhuǎn)起來。灌溉噴水器反沖的應(yīng)用

中國新型履帶式自行榴彈炮炮車的履帶表面有較深的突起抓地鉤型設(shè)計是為了增大摩擦力，止退犁和兩個液壓緩沖器，都是為了在火炮連射時起到“止退”的作用，提高命中精度而精心設(shè)計的。大炮止退犁反沖的防止(1)反沖運動是相互作用的物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果。(

)(2)反沖運動的原理既適用于宏觀物體，也適用于微觀粒子。(

)(3)一切反沖現(xiàn)象都是有益的。(

)(4)只有系統(tǒng)合外力為零時，反沖運動才能用動量守恒來解釋。(

)×√×√判斷

烏賊在水中運動方式是十分奇特的，它不用鰭也不用手足，而是靠自身的漏斗噴射海水推動身體運動，在無脊椎動物中游泳最快，速度可達15m/s。逃命時更可以達到40m/s，被稱為“水中火箭”。如圖所示，一只懸浮在水中的烏賊，當外套膜吸滿水后，它的總質(zhì)量為4kg，遇到危險時，通過短漏斗狀的體管在極短時間內(nèi)將水向后高速噴出，從而迅速逃竄，噴射出的水的質(zhì)量為0.8kg，則噴射出水的速度為A.200m/s B.160m/sC.75m/s D.60m/sB例1

如圖所示，自行火炮車同炮彈的總質(zhì)量為M，炮管水平，火炮車在水平路面上以v1的速度向右勻速行駛中，發(fā)射一枚質(zhì)量為m的炮彈后，自行火炮車的速度變?yōu)関2，仍向右行駛，則炮彈相對炮筒的發(fā)射速度v0為例2B自行火炮車水平勻速行駛時，牽引力與阻力平衡，系統(tǒng)動量守恒。設(shè)向右為正方向，發(fā)射前動量之和為Mv1，炮彈相對炮筒的發(fā)射速度為v0，則炮彈對地的速度為v0＋v2，發(fā)射后系統(tǒng)的動量之和為(M－m)v2＋m(v0＋v2)，由Mv1＝(M－m)v2＋m(v0＋v2)，解得v0＝

學(xué)習(xí)任務(wù)二：火箭

火箭的飛行應(yīng)用了反沖原理，它們都是靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大的速度。（探月工程、北斗導(dǎo)航、“天宮”空間站）學(xué)習(xí)任務(wù)二：火箭設(shè)火箭發(fā)射前的總質(zhì)量是M，燃料燃盡后的質(zhì)量為m，火箭燃氣的噴射速度為v.求燃料燃盡后火箭的飛行速度為v′．解：在火箭發(fā)射過程中，由于內(nèi)力遠大于外力，所以動量守恒。取火箭的速度方向為正方向，發(fā)射前火箭的總動量為0，由動量守恒定律得：思考與討論1.根據(jù)你求得的結(jié)果，說明影響火箭速度的主要因素有哪些？（1）噴氣速度（2）質(zhì)量比（起飛時的總質(zhì)量與火箭本身的質(zhì)量之比）2.如果讓你設(shè)計一枚火箭，你該如何讓火箭獲得更大的速度？（1）使用液氫液氧作為燃料和助燃劑（2）采用多級火箭設(shè)計現(xiàn)代火箭是指一種靠噴射高溫高壓燃氣獲得反作用力向前推進的飛行器，是實現(xiàn)衛(wèi)星上天和航天飛行的運載工具，故又稱運載火箭。現(xiàn)代火箭發(fā)動機的噴氣速度通常在2000～5000m/s，近期內(nèi)難以大幅度提高。因此，若要提高火箭的速度，需要在減輕火箭本身質(zhì)量上下功夫。火箭起飛時的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比叫作火箭的質(zhì)量比。這個參數(shù)一般小于10，否則火箭結(jié)構(gòu)的強度就有問題。但是，這樣的火箭還是達不到發(fā)射人造地球衛(wèi)星的7.9km/s的速度。

為了解決這個問題，科學(xué)家提出了多級火箭的概念。把火箭一級一級地接在一起，第一級燃料用完之后就把箭體拋棄，減輕負擔，然后第二級開始工作，這樣一級一級地連起來，理論上火箭的速度可以提得很高。但是實際應(yīng)用中一般不會超過四級，因為級數(shù)太多時，連接機構(gòu)和控制機構(gòu)的質(zhì)量會增加很多，工作的可靠性也會降低。科學(xué)漫步三級運載火箭

(2023·江蘇省常熟中學(xué)高二月考)2020年11月24日4時30分，我國在文昌航天發(fā)射場，用長征五號遙五運載火箭成功發(fā)射探月工程嫦娥五號探測器。假設(shè)火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m＝200g的氣體，氣體噴出時的速度v＝1000m/s。設(shè)火箭質(zhì)量M＝300kg，發(fā)動機每秒噴氣20次。求：(1)當?shù)谌螄姵鰵怏w后，火箭的速度大小；(2)運動第1s末，火箭的速度大小。例3答案（1）2.0m/s

（2）13.5m/s反沖運動中的變質(zhì)量問題(M－3m)v3－3mv＝0(M－20m)v20－20mv＝0學(xué)習(xí)任務(wù)三：爆炸

有一炸彈突然爆炸分成了兩塊，在爆炸前后，系統(tǒng)的動量和機械能怎樣變化，為什么？

由于爆炸時內(nèi)力遠大于外力，故爆炸時系統(tǒng)動量守恒，爆炸時通過內(nèi)力做功將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機械能，故爆炸時系統(tǒng)機械能增加。碰撞反沖爆炸作用時間作用力系統(tǒng)初動量系統(tǒng)動量系統(tǒng)動能碰撞、反沖、爆炸的比較極短可長可短極短內(nèi)力遠大于外力外力可忽略內(nèi)力遠大于外力可為零可不為零為零可為零可不為零守恒守恒守恒不增加一定增加一定增加

某人以大小為v0、方向與水平向右方向夾角θ＝60°的初速度斜向上拋出一顆手榴彈，手榴彈到達最高點時炸成質(zhì)量分別為m和3m的兩塊。其中質(zhì)量大的一塊沿著手榴彈爆炸前瞬間的速度方向以大小v0的速度飛行。不計空氣阻力，不計炸藥質(zhì)量。求：(1)手榴彈在最高點的速度v1的大小和方向；(2)質(zhì)量較小的一塊彈片速度v2的大小和方向；(3)爆炸過程中轉(zhuǎn)化為彈片動能的化學(xué)能E。例4答案v0方向水平向左“人船模型”問題

如圖所示，質(zhì)量為m2的小船長L，靜止于水面，質(zhì)量為m1

的人從船右端勻速走到船左端，不計水對船的運動阻力，則:該過程中船將移動多遠？學(xué)習(xí)任務(wù)四：人船模型v1v2人走到船尾時：S2S