【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．認(rèn)識反沖現(xiàn)象，知道火箭的發(fā)射利用了反沖現(xiàn)象。2．能夠結(jié)合動量守恒定律對反沖現(xiàn)象進(jìn)行解釋。3．了解我國的航空、航天事業(yè)的巨大成就，增強(qiáng)民族自信心和自豪感。
1．實(shí)例分析發(fā)射炮彈時，炮彈從炮筒中飛出，炮身則向______。這種情況由于系統(tǒng)______很大，______可忽略，射擊前，炮彈靜止在炮筒中，它們的總動量為___。炮彈射出后以很大的速度______運(yùn)動，根據(jù)__________定律，炮身必將______運(yùn)動。炮身的這種后退運(yùn)動叫作反沖。2．特點(diǎn)(1)物體的不同部分在______作用下向相反方向運(yùn)動。(2)反向運(yùn)動中， 相互作用力一般較大，通常可以用______________來處理。
3．反沖現(xiàn)象的應(yīng)用及防止(1)應(yīng)用：農(nóng)田、園林的噴灌裝置是利用反沖，使水從噴口噴出時一邊噴水一邊______。(2)防止：用槍射擊時，由于槍身的反沖會影響射擊的________，所以用步槍射擊時要把槍身抵在______，以減少反沖的影響。
(3)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______，質(zhì)量比______，火箭獲得的速度越大。
『判一判』(1)反沖運(yùn)動中動量守恒。(　　)(2)農(nóng)田、園林的噴灌裝置的原理是反沖運(yùn)動。(　　)(3)反沖運(yùn)動實(shí)際上是相互作用物體之間的一對平衡力產(chǎn)生的效果。(　　)(4)現(xiàn)代火箭是利用火箭和空氣間的作用力而升空的。(　　)(5)用多級火箭發(fā)射衛(wèi)星可以獲得所需的速度。(　　)
『選一選』假定冰面是光滑的，某人站在冰凍河面的中央，他想到達(dá)岸邊，則可行的辦法是(　　)A．步行B．揮動雙臂C．在冰面上滾動D．脫去外衣拋向岸的反方向
解析：由于冰面光滑，無法行走或滾動，由動量守恒定律可知，只有拋出物體獲得反沖速度才能到達(dá)岸邊。
假如在月球上建一飛機(jī)場，應(yīng)配置噴氣式飛機(jī)還是螺旋槳飛機(jī)呢？
提示：因?yàn)樵虑蛏蠜]有空氣，所以螺旋槳飛機(jī)無法起飛，只能配置噴氣式飛機(jī)。
1．反沖運(yùn)動的三個特點(diǎn)：(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動。(2)反沖運(yùn)動中，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，所以可以用動量守恒定律或在某一方向上應(yīng)用動量守恒定律來處理。(3)反沖運(yùn)動中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動能增加。
2．分析反沖運(yùn)動應(yīng)注意的問題(1)速度的反向性問題對于原來靜止的整體，拋出部分具有速度時，剩余部分的反沖是相對于拋出部分來說的，兩者運(yùn)動方向必然相反。在列動量守恒方程時，可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動方向?yàn)檎较颍瑒t反方向的另一部分的速度應(yīng)取負(fù)值。
(2)相對速度問題反沖運(yùn)動的問題中，有時遇到的速度是相互作用的兩物體的相對速度。由于動量守恒定律中要求速度為對同一參考系的速度，通常為對地的速度。因此應(yīng)先將相對速度轉(zhuǎn)換成對地的速度后，再列動量守恒定律方程。(3)變質(zhì)量問題在反沖運(yùn)動中還常遇到變質(zhì)量物體的運(yùn)動，如在火箭的運(yùn)動過程中，隨著燃料的消耗，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，此時必須取火箭本身和在相互作用的短時間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對象，取相互作用的這個過程為研究過程來進(jìn)行研究。
(2018·全國卷Ⅰ，1)高鐵列車在啟動階段的運(yùn)動可看作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。在啟動階段，列車的動能(　　)A．與它所經(jīng)歷的時間成正比B．與它的位移成正比C．與它的速度成正比D．與它的動量成正比
1．(2020·安徽省淮南一中高二下學(xué)期期中)如圖所示，設(shè)質(zhì)量為M的導(dǎo)彈運(yùn)動到空中最高點(diǎn)時速度為v0，突然炸成兩塊，質(zhì)量為m的一塊以速度v沿v0的方向飛去，則另一塊的運(yùn)動(　　)A．一定沿v0的方向飛去B．一定沿v0的反方向飛去C．可能做自由落體運(yùn)動D．以上說法都不對
我國宋代就發(fā)明了火箭(如圖甲)，箭矢上扎一個火藥筒，火藥筒的前端是封閉的，火藥點(diǎn)燃后火箭由于反沖向前運(yùn)動?，F(xiàn)代火箭原理與古代火箭相同(如圖乙)，你知道我國“長征”號系列火箭是怎樣先后將“神舟”號系列載人飛船送上太空的嗎？
提示：火箭靠噴射高溫高壓燃?xì)猥@得反作用力，將“神舟”系列飛船送入太空。
2．分析火箭類問題應(yīng)注意的幾點(diǎn)(1)火箭在運(yùn)動過程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，故在應(yīng)用動量守恒定律時，必須取在同一相互作用時間內(nèi)的火箭和噴出的氣體為研究對象。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)的速度的參考系是不是同一參考系，如果不是同一參考系要設(shè)法予以調(diào)整，一般情況要轉(zhuǎn)換成對地速度。(3)列方程時要注意初、末狀態(tài)動量的方向。反沖物體速度的方向與原物體的運(yùn)動方向是相反的。
一火箭噴氣發(fā)動機(jī)每次噴出m＝200 g的氣體，氣體離開發(fā)動機(jī)噴出時的對地速度v＝1 000 m/s，設(shè)火箭質(zhì)量M＝300 kg，發(fā)動機(jī)每秒噴氣20次。(1)當(dāng)?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度多大？(2)運(yùn)動第1 s末，火箭的速度多大？思路引導(dǎo)：(1)恰當(dāng)選取研究對象，應(yīng)用動量守恒定律求解。(2)列方程時注意火箭質(zhì)量的變化。
2．2020年6月23日上午，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心成功將北斗三號最后一顆全球組網(wǎng)衛(wèi)星送入太空。假設(shè)火箭搭載著衛(wèi)星以速率v0進(jìn)入太空預(yù)定位置，由控制系統(tǒng)使箭體與衛(wèi)星分離。已知前部分的衛(wèi)星質(zhì)量為m1，后部分的箭體質(zhì)量為m2，分離后箭體以速率v2沿火箭原方向飛行，若忽略空氣阻力與分離前后系統(tǒng)質(zhì)量的變化，則分離后衛(wèi)星的速率v1為(　　)
人船模型1．“人船模型”問題的特征兩個原來靜止的物體發(fā)生相互作用時，若所受外力的矢量和為零，則動量守恒。在相互作用的過程中，任一時刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比。這樣的問題歸為“人船模型”問題。
(3)適用條件“人船模型”是利用平均動量守恒求解的一類問題。適用條件是： ①系統(tǒng)由兩個物體組成且相互作用前靜止，系統(tǒng)總動量守恒。 ②在系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生相對運(yùn)動的過程中至少有一個方向的動量守恒，注意兩物體的位移是相對同一參考系的位移。
如圖所示，長為L、質(zhì)量為M的船停在靜水中，一個質(zhì)量為m的人(可視為質(zhì)點(diǎn))站在船頭，在人從船頭走到船尾的過程中，人與船相對地的位移大小分別為多少？(忽略水對船的阻力)
解析：選人和船為一系統(tǒng)，由于系統(tǒng)在水平方向不受外力作用，所以系統(tǒng)在水平方向上動量守恒，設(shè)某一時刻人的對地速度為v，船的速度大小為v′，選人的運(yùn)動方向?yàn)檎较?，由動量守恒定律得mv－Mv′＝0。
1．(2020·江蘇省天一中學(xué)高二下學(xué)期期中)下列圖片所描述的事例或應(yīng)用中，沒有利用反沖運(yùn)動原理的是(　　)
解析：噴灌裝置是利用水流噴出時的反沖作用而運(yùn)動的，章魚在水中前行和轉(zhuǎn)向利用了噴出的水的反沖作用，火箭發(fā)射是利用噴氣的方式而獲得動力的，利用了反沖運(yùn)動，故A、B、C不符合題意；碼頭邊輪胎的作用是延長碰撞時間，從而減小作用力，沒有利用反沖作用，故D符合題意。
2. (2021·廣西南寧市興寧區(qū)高二檢測)如圖所示，一個質(zhì)量為m1＝50 kg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m2＝20 kg，長繩的下端剛好和水平面接觸。當(dāng)靜止時人離地面的高度為h＝5 m。如果這個人開始沿繩向下滑，當(dāng)他滑到繩下端時，他離地面高度是(可以把人看作質(zhì)點(diǎn))(　　)A．5 m　B．3.6 mC．2.6 mD．8 m
3. (2020·鄂東南省級示范高中改革高二下學(xué)期期中聯(lián)考)“世界航天第一人”是明朝的萬戶，如圖所示，他把47個自制的火箭綁在椅子上，自己坐在椅子上，雙手舉著大風(fēng)箏，設(shè)想利用火箭的推力，飛上天空，然后利用風(fēng)箏平穩(wěn)著陸，假設(shè)萬戶及其所攜設(shè)備(火箭、椅子、風(fēng)箏等)的總質(zhì)量為M，點(diǎn)燃火箭后在極短的時間內(nèi)，質(zhì)量為m的燃?xì)庀鄬Φ孛嬉詖0的速度豎直向下噴出，忽略空氣阻力的影響，重力加速度為g，下列說法正確的是(　　)

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3 動量守恒定律

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