第10講反沖現(xiàn)象火箭

以內(nèi)容導航一預習三步曲

第一步：學

識教材精講精析、全方位預習

If:；教材習題學解題、快速掌握解題方法

練考點上，;知識核心考點精準練

第二步：記

串知識識框架思維導圖助力掌握知識框架、學習目標復核內(nèi)容掌握

第三步：測

過關測穩(wěn)提升'?小試牛刀檢測預習效果、查漏補缺快速提升

qp析教材學知識

知識點1：反沖現(xiàn)象

1.定義：發(fā)射炮彈時，炮彈從炮筒中飛出，炮身則向后退。炮身的這種后退運動叫作反沖。

2.規(guī)律：反沖現(xiàn)象中，系統(tǒng)內(nèi)力很大，外力可忽略，滿足動量守恒定律。

3.反沖現(xiàn)象的三個特點

⑴物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運動。

(2)反沖中，相互作用的內(nèi)力一般情況下遠大于外力或在某一方向上內(nèi)力遠大于外力，所以可以用動量守恒

定律或在某一方向上應用動量守恒定律來處理。

(3)反沖中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機械能，所以系統(tǒng)的總動能增加。

4.反沖現(xiàn)象中可應用動量守恒定律的三種情況

⑴系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零。

(2)系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力遠遠大于外力，外力可以忽略。

⑶系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零，系統(tǒng)的動量并不守恒，但系統(tǒng)在某一方向上不受外力或外力在該方向上

的分力之和為零，則系統(tǒng)的動量在該方向上的分量保持不變，可以在該方向上應用動量守恒定律。

5.反沖現(xiàn)象的防止及應用

(1)防止：用槍射擊時，由于槍身的反沖會影響射擊的準確性,所以用槍射擊時要把槍身抵在肩部，以減少

反沖的影響。

(2)應用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置利用反沖使水從噴口噴出時，一邊噴水一邊旋轉(zhuǎn)。

7知識點2：火箭

1.工作原理：利用反沖的原理，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫、高壓

燃氣從尾部噴管迅速噴出，使火箭獲得巨大速度。

2.影響火箭獲得速度大小的兩個因素

(1)噴氣速度：現(xiàn)代火箭的噴氣速度為2000~5000m/so

⑵質(zhì)量比：火箭起飛時的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)

量之比。噴氣速度越大，質(zhì)量比越大，火箭獲得的速度越大。

3.現(xiàn)代火箭的主要用途：利用火箭作為運載工具，如發(fā)射探測儀器、常規(guī)彈頭和核彈頭、人造衛(wèi)星和宇宙飛

船等。

知識點3：人船模型

1.“人船模型”的適用條件

系統(tǒng)原來處于靜止狀態(tài)，在系統(tǒng)中物體發(fā)生相對運動的過程中，動量守恒或有一個方向動量守恒。

其實質(zhì)就是初速度為。的系統(tǒng)中物體所做的反沖運動，系統(tǒng)滿足某方向上的平均動量守恒。

2.模型特點

⑴遵從動量守恒定律，如圖所示。

(2)兩物體的位移滿足與一若=0,x人+x船=￡即尤人=應%，尤船=瑞丞

位移大小之比滿足x人：無船=〃：m,即兩物體的位移大小之比等于兩物體質(zhì)量的反比。

3.推論

⑴“人”走“船”走，“人”停“船”停。

l\/fm

(2)XA=.4_IL,xt&=A.,L,即x人、x船大小與人運動時間和運動狀態(tài)無關。

(3)-=^,人、船的位移(在系統(tǒng)滿足動量守恒的方向上的位移)與質(zhì)量成反比。

工船m

教材習題01解題方法

烏賊在無脊椎動物中游泳最快，被稱為“水中火箭”。一只懸設向后為正方向，由動量守恒有

浮在水中的烏賊，吸滿水時的質(zhì)量為2kg,遇到危險時，烏0=砧一(河一班)匕由動量定理有

賊通過體管在0.1s內(nèi)將0.3kg的水向后以80m/s的速度噴出，一力=一("一肛)嶺—。解得R=240N故

從而獲得極大的逃竄速度，則烏賊在向后噴水的時間內(nèi)，獲選B。

得的向前平均推力約為()

A.80NB.240N

C.800ND.1600N

【答案】B

教材習題02

如圖所示，在光滑水平面上有一裝有炮彈的火炮，其總質(zhì)量

為犯，炮彈的質(zhì)量為S，炮彈射出炮口時對地的速率為1,

若炮彈與水平面的夾角為3,則火炮后退的速度大小為解題方法

()由于炮彈的重力作用，火炮發(fā)射炮彈的過

程只有水平方向動量守恒，以向右為正方

A丐%B叫“向，根據(jù)動量守恒定律可得

?mi—m2.ml—m2

m2voeose_(4_m2)v=0解得

m.m9vncos^

D叫

B.C-_m2v0cos6

mi-mi故選B。

機2

//////////////////////

【答案】B

教材習題03

如圖所示，質(zhì)量〃?=50kg的人，站在質(zhì)量M=300kg的車

的一端，人和車均相對于地面靜止。人由車的一端走到另一

端的過程中，車后退0.4m,車與地面間的摩擦可以忽略不對車和人組成的系統(tǒng)由動量守恒定律公

計，則車的總長為()式可得°=如人-Mx車解得以=2.4m再

A.2.4mB.2.8m由幾何關系可得車長'=以+x車解得

C.3mD.3.2m￡=2.8111故選8。

守7

M

..........Q.......................0..............

【答案】B

考點一：爆炸反沖現(xiàn)象

1.2023年春節(jié)期間，中國許多地方燃放了爆竹，爆竹帶來濃濃的年味。一質(zhì)量為M的爆竹豎直運動到最

高點時，爆炸成兩部分，爆炸后瞬時兩部分的總動能為E,爆炸時間極短可不計，不計爆炸過程中的質(zhì)量損

失，則該爆竹爆炸后瞬時質(zhì)量為機的部分動能為（）

“M-mB2(M-m)

A.--------D,

2M?Mm

2.一彈丸在飛行到距離地面5m高時僅有水平向右的速度%=2m/s,爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出，甲、

乙的質(zhì)量之比為5:1。不計質(zhì)量損失,重力加速度g?。?0m/s?。則下列圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確

的是（

乙/甲'、乙'、、甲

5m

A.

O

2.5m%j5m

0.5m

T/|、、乙乙/1'、、、甲

C./5m/5m

D.

O

Q1-------2mIm2m

3.北京時間2021年10月16日零點23分,神舟十三號載人航天飛船順利發(fā)射成功，在神舟+三號飛船起

飛6小時33分鐘后，飛船成功與中國天宮空間站實現(xiàn)自動徑向交會對接，創(chuàng)造了中國航天的又一項紀錄。

在對接前的某次調(diào)整時，總質(zhì)量為M的神舟十三號飛船，正以速度%在太空中飛行，接到加速的指令后,

發(fā)動機瞬間向后噴出質(zhì)量為機的氣體，氣體相對飛船的速度大小為匕，氣體噴出時，神舟十三號飛船的速

度大小為（）

AM-.明B

M-m"0M

C-m)v0+mvlD(A1-m^v0+mvl

MM-m

考點二：火箭

4.2025年1月3日消息，過去的一年西昌衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射次數(shù)再創(chuàng)新高，西昌發(fā)射場19次、文昌發(fā)射

場8次。某校科技小組發(fā)射水火箭如圖所示，已知水火箭總質(zhì)量為03kg,在極短時間內(nèi)將0.2kg的水以對

地llm/s的速度噴出。噴出過程中重力可忽略，重力加速度g取lOm/s?,空氣阻力不計，噴水后水火箭獲

得的速度大小和水火箭上升的最大高度分別為（）

上升的方向

高壓

氣體

A.16m/s,24.2mB.16m/s,12.1m

C.22m/s,24.2mD.22m/s,12.1m

5.“神舟”系列航天飛船返回艙返回地面的示意圖如圖所示，其過程可簡化為：打開降落傘一段時間后，整

個裝置沿豎直方向勻速下降，為確保返回艙能安全著陸，在返回艙距地面1m左右時，艙內(nèi)宇航員主動切斷

與降落傘的連接（“切傘”），同時點燃返回艙的緩沖火箭，在火箭向下噴氣過程中返回艙減至安全速度。己

知“切傘”瞬間返回艙的速度大小匕=10m/s,火箭噴出的氣體速度大小3=810m/s,火箭“噴氣”時間極短，

噴氣完成后返回艙的速度大?。?2m/s,則噴氣完成前、后返回艙的質(zhì)量比為（）

降落傘

緩沖火箭

A.45:44B.101:100C.125:124D.135:134

6.噴氣背包曾經(jīng)是宇航員艙外活動的主要動力裝置。假定宇航員與空間站保持相對靜止。啟動噴氣背包后，

橫截面積為S的噴口以速度v（以空間站為參考系）持續(xù)向后噴出密度為0的氣體。已知宇航員連同整套艙

外太空服的質(zhì)量為M（含背包及其內(nèi)氣體），則啟動噴氣時間f后宇航員相對空間站的速度大小為（）

*pSvtpSv2tpSvtrpSv2t

A.-----B.------C.~~~~U?--------------

MMM-pSvtM-pSvt

考點三：人船模型

7.如圖所示，有一質(zhì)量為2相的光滑斜面體靜止地放在光滑的水平地面上，斜面傾角為30。，斜面長2L

將質(zhì)量為根的滑塊（視為質(zhì)點）從斜面體頂端由靜止釋放，滑塊沿斜面下滑的過程中，滑塊的加速度大小

為斜面體的加速度大小為電，下列說法正確的是（）

B.滑塊和斜面組成的系統(tǒng)動量守恒

C.滑塊從頂端滑至斜面底端的過程中，斜面的位移大小為反

3

D.滑塊對斜面體的作用力方向與地面對斜面體的作用力方向相反

8.如圖所示，在光滑水平面上有一小車，小車上固定一豎直桿，小車與桿的總質(zhì)量為加，桿的頂端系一長

為/的輕繩，繩另一端系一質(zhì)量為%的小球?，F(xiàn)將小球向右拉至繩子水平伸直后，小球由靜止釋放，不計

空氣阻力。已知小球運動過程中，始終未與桿相撞。小球向左擺到最低點的過程中，小車向右移動的距離

ml

B.----------

m+m0m+m0

mJ

D.——

m-m0

9.在一次打靶訓練中，起初人和車一起靜止在光滑水平面上，人和靶分別在車的兩端，車、人、槍、靶總

質(zhì)量為M（不含子彈），每顆子彈質(zhì)量為如一共有〃發(fā)。槍靶之間距離為d,子彈擊中靶后會鑲嵌其中，

射擊時總是等上一發(fā)擊中后再打下一發(fā)。則以下說法正確的是（）

A.射擊過程中，車向左移動

B.射擊完成后，車會向右做勻速運動

車移動的距離為3;7

C.每發(fā)射一顆子彈,

nm+M

nmd

D.全部子彈打完后,車移動的總距離為

M

串知織識框架

知識導圖記憶

物體的不同部分在內(nèi)力作用下向

相反方向運動

N特點）一

「

反U系統(tǒng)總動能增加］

沖

現(xiàn)

T規(guī)律）~（動?守恒定律）

工作原理）

L■［典型應用）~（火箭

主要用途）

知識目標復核

i.了解什么是反沖現(xiàn)象和反沖在生活中的應用。

2.知道火箭的飛行原理和主要用途。

8過關測穩(wěn)提升

1.一個質(zhì)量為機的小型炸彈，從水平地面以大小為V。的速度朝右上方射出，且速度方向與水平面夾角為

53。，在最高點爆炸為質(zhì)量相等的甲、乙、丙三塊彈片，如圖所示。爆炸之后乙自靜止自由下落，丙沿原路

徑回到原射出點。若忽略空氣阻力，則落地時甲、乙的距離為（）

2.如圖所示，光滑的水平地面上有一輛質(zhì)量"=120kg的小車，一質(zhì)量〃2=60kg的人站在小車左端與小車

一起以速度%=2m/s水平向右做勻速直線運動，某一時刻，人相對小車以速度匕=4m/s水平向左跳下，落

地后在落地點經(jīng)過0.2s的屈膝緩沖后保持靜止，已知從起跳點到落地點的過程中人的重心下降高度為

//=0.8m,重力加速度g=10m/s2,則下列說法中正確的是（）

A.屈膝緩沖過程中人對地面豎直方向的平均作用力為1200N

B.屈膝緩沖過程中人對地面豎直方向的沖量24ONS

C.落地時人的速度為2而m/s

D.落地時人與小車左端的水平距離為1.6m

3.地空導彈又稱防空導彈，是指從地面發(fā)射攻擊空中目標的導彈.如圖所示，某次導彈試射中，質(zhì)量為M

的地空導彈斜射向天空，運動到空中最高點時速度為％,突然炸成兩塊，質(zhì)量為根的彈頭以速度v沿％的

方向飛去，爆炸過程時間極短，為At。整個過程忽略空氣阻力，則下列說法正確的是（）

A.爆炸后的一瞬間，另一塊以粵二竺的速度一定沿著與%相反的方向飛去

M-m

B.爆炸過程中另一塊對彈頭的平均作用力大小為‘小一%）+mg

加

C.爆炸過程釋放的化學能為

D.爆炸后到落地前，對彈頭和另一塊構成的系統(tǒng)，水平方向動量守恒

4.兩塊小木塊A和B中間夾著一輕質(zhì)彈簧，用細線捆在一起，放在光滑的水平臺面上，將細線燒斷，木

塊A,B被彈簧彈出，最后落在水平地面上，落地點與平臺邊緣的水平距離分別〃=lm,%=2m,如圖所示,

則下列說法不正確的是（）

AB

A.彈簧對木塊A、B的沖量大小之比〃："=1：2

B.木塊A、B的質(zhì)量之比=2：1

C,木塊A、B離開彈簧時的速度大小之比%：%=1：2

D,木塊A、B離開彈簧時的動能之比瑪：穌=1:2

5.用火箭發(fā)射人造地球衛(wèi)星，以噴氣前的火箭為參考系，在極短時間內(nèi)噴出燃氣的質(zhì)量為噴出的燃氣

相對噴氣前火箭的速度為"，噴氣后火箭的質(zhì)量為下列關于火箭的描述正確的是（）

A.若繼續(xù)噴出燃氣，火箭的速度會減小

B.噴氣后，火箭的速度變化量為-個

C.噴氣后，火箭的速度大小一定為一

M-m

D.為了提高火箭的速度，可以研制新型燃料以減小燃氣的噴射速度”

6.如圖所示，光滑的水平地面上靜止放著質(zhì)量為M的小車，小車底邊長為L質(zhì)量為根的小球從小車頂端

靜止釋放，最終從小車上滑離，不計一切摩擦，下列說法正確的是（）

A.A/、組成的系統(tǒng)動量守恒

B.M、機組成的系統(tǒng)機械能不守恒

C.小球從小車上滑離后，將做自由落體運動

D.小球從小車上滑離時，小車向左運動的距離為‘

M+m

7.有一火箭正在遠離任何星體的太空中以速度"勻速飛行，某時刻，火箭在極短的時間\t內(nèi)噴射質(zhì)量為Am

的燃氣，噴出的燃氣相對噴氣前火箭的速度是u,此次噴氣后火箭的質(zhì)量是則火箭在此次噴氣后速度增

加量為（）

_m-jin-^m+m^、

A.------uB.uC.------------%D.（（v—u]

mmmm0

8.水火箭制作原理如圖甲所示，發(fā)射時在水火箭內(nèi)高壓空氣壓力作用下，水從水火箭尾部噴嘴向下高速噴

出，外殼受到反沖作用而快速上升（如圖乙）。某次發(fā)射過程水火箭將殼內(nèi)質(zhì)量為2.5kg的水相對地面以6m/s

的速度在極短時間內(nèi)噴出，已知水火箭外殼質(zhì)量為0.5kg?？諝庾枇雎圆挥嫞亓铀俣萭取:lOm/s?.則下

列說法正確的是（）

A.水火箭噴水過程機械能守恒

B.水火箭噴水結束時速度約為5m/s

C.水火箭上升的最大高度約為30m

D.水火箭上升的最大高度約為45m

9.如圖所示，一個質(zhì)量為根的半圓槽形物體P放在光滑水平面上，半圓槽半徑為R,一小物塊Q質(zhì)量為

3m,從半圓槽的最左端與圓心等高位置無初速釋放，然后滑上半圓槽右端，各接觸面均光滑，Q從釋放到

滑至半圓槽右端最高點的過程中，下列說法正確的是（）

777777777777777777777777777777'

3

A.P、Q組成的系統(tǒng)滿足動量守恒B.P的位移大小為

C.Q滑至最低點時的速度為楞D.Q的位移大小為9

10.如圖所示，一個質(zhì)量為嗎=50kg的人抓在一只大氣球下方，氣球下面有一根長繩。氣球和長繩的總質(zhì)

量為生=20kg,長繩的下端剛好和水平面接觸。初始靜止時人離地面的高度為/z=5m。如果這個人開始沿

長繩向下滑動，當他滑到長繩下端時，他離地面的高度大約是（可以把人看作質(zhì)點）（）

A.2.6mB.3.6mC.1.5mD.4.5m

11.一架總質(zhì)量為〃？（含燃料）的飛船在太空背景中以速度V勻速航行，某時刻飛船在極短的時間內(nèi)噴射出

質(zhì)量為的燃燒氣體，氣體噴出后與飛機的相對速度大小為〃，設飛船初始運動方向為正方向，貝卜）

A.氣體對飛船的沖量小于飛船動量的變化

B.氣體噴出后的運動方向可能與飛船運動方向相同

C.和機的比值越大，飛船速度的增加量就越小

D.飛船噴出氣體后速度可增加到把土孚竺

m-Am

12.如圖所示，水火箭靜止在光滑水平面上，用打氣筒通過氣門芯向水火箭瓶身內(nèi)打氣，當瓶內(nèi)空氣達到

一定壓強時，水將橡皮塞沖開并向后高速噴出，水火箭便在光滑水平面上沖出。若噴水前水火箭的總質(zhì)量

為運動過程中每秒向后噴出質(zhì)量為根的水，水噴出時相對地面的速度大小均為v,忽略空氣阻力的影

響，則第N秒末（設上述過程中該水火箭仍在勻速噴水中）水火箭的速度大小為（）

噴嘴瓶身