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新教材 新高考
第一章 動量守恒定律
第6節(jié) 反沖現(xiàn)象 火箭
新人教版 選擇性必修一
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你知道章魚、烏賊怎樣游水嗎？
它們先把水吸入體腔，然后用力壓水，通過身體前面的孔將水噴出，使身體很快地運(yùn)動。章魚能夠調(diào)整自己的噴水口的方向，這樣可以使得身體向任意方向前進(jìn)。
你認(rèn)為火箭升空、章魚游水時應(yīng)用了什么物理原理嗎？
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反沖運(yùn)動
定義：一個靜止（或運(yùn)動）的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩個部分，一部分向某個方向運(yùn)動，另一部分必然向相反方向運(yùn)動。這個現(xiàn)象叫做反沖。
這些現(xiàn)象有什么特點呢
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水母噴出水時，水母獲得一個反方向的速度
水管噴出水時，水管獲得一個反方向的速度
火箭噴出氣體時，火箭獲得一個反方向的速度
噴氣飛機(jī)噴出氣體時，獲得一個反方向的速度
開槍射出子彈時，槍獲得一個反方向的速度
開炮射出炮彈時，炮管獲得一個反方向的速度
日常生活中的反沖現(xiàn)象有哪些？
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反沖現(xiàn)象的特點
（2）兩部分的運(yùn)動方向相反
（1）物體在內(nèi)力作用下一個物體分為兩部分
物理原理：
作用前：P = 0
作用后: P' = m1v1 - m2v2
則根據(jù)動量守恒定律有：P' = P
即m1v1 - m2v2 = 0 故有：v2 =
負(fù)號就表示作用后的兩部分運(yùn)動方向相反
遵循動量守恒定律
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反沖運(yùn)動的應(yīng)用和防止
（1）應(yīng)用：烏賊游泳；噴灌；噴氣式飛機(jī)；火箭等
（2）防止：槍射擊時槍身向后反沖等
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燃放的禮花
噴氣式飛機(jī)
沖浪
射擊
灌溉噴水器
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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(jìn)導(dǎo)致管的后退，彎管就旋轉(zhuǎn)起來。
反沖的利用
噴氣式飛機(jī)
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2017年5月5日，中國第一架國產(chǎn)大型噴氣式客機(jī)C919順利完成它的首次飛行。C919是商飛公司按照國際標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)、制造的大型噴氣式民用飛機(jī)，最多可以乘坐190人（C919得名的原因之一）。
反沖的利用
大炮止退犁
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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。
反沖的防止
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射擊時，子彈向前飛去，由于動量守恒，槍身獲得向后的動量，發(fā)生反沖現(xiàn)象，因此肩膀會感到痛。
步槍射擊
反沖的防止
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我國早在宋代就發(fā)明了火箭，在箭桿上捆一個前端封閉的火藥筒，火藥點燃后生成的燃?xì)庖院艽蟮乃俣认蚝髧姵觯鸺捎诜礇_而向前運(yùn)動。
火箭
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現(xiàn)代火箭較古代火箭結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，現(xiàn)代火箭主要由殼體和燃料組成，殼體是圓筒形的，前端是封閉的尖端，后端有尾噴管，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴姵觯鸺拖蚯帮w去。
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火箭是利用燃?xì)鈬姲l(fā)時的反沖現(xiàn)象，遵循動量守恒定律。
火箭的工作原理
火箭最終獲得速度由什么決定呢？
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M-m
V0
V=？
m
例題：火箭發(fā)射前的總質(zhì)量為M，燃料全部燃燒完后的質(zhì)量為m，火箭燃?xì)獾膶Φ貒娚渌俣葹閂0，燃料燃盡后火箭的速度V為多大？
解：在火箭發(fā)射過程中，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以動量守恒。
設(shè)火箭的速度方向為正方向，
由動量守恒得：0= mV -（M-m)V0
火箭起飛前的質(zhì)量
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燃料燃盡后的火箭殼質(zhì)量
：火箭開始飛行時的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(zhì)量之比。
質(zhì)量比
結(jié)論：決定火箭最大飛行速度的因素：
噴氣速度
質(zhì)量比
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第一級
第二級
第三級
運(yùn)載物
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火箭脫離過程
多級火箭由單級火箭組成，發(fā)射時先點燃第一級火箭，燃料用完以后，空殼自動脫落，然后下一級火箭開始工作。
為什么多級火箭在發(fā)射過程中要將空殼拋掉？試從理論上加以說明。
火箭在飛行過程中拋掉空殼后，可以使m變得更小，從而使得質(zhì)量比增大，進(jìn)而提高火箭最終所能獲得的速度。
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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)時噴出的速度v＝1000 m/s，設(shè)火箭質(zhì)量M＝300 kg，發(fā)動機(jī)每秒噴氣20次，求：
(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？
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人船模型
例：靜止在水面上的小船長為L，質(zhì)量為M，在船的最右端站有一質(zhì)量為m的人，不計水的阻力，當(dāng)人從最右端走到最左端的過程中，小船移動的距離是多大？
X2
X1
條件: 系統(tǒng)動量守衡且系統(tǒng)初動量為零
處理方法: 利用系統(tǒng)動量守衡的瞬時性和物體間作用的等時性,求解每個物體的對地位移
X2
X1
m
M
即
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練習(xí)： 質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為M，長為L的靜止小船的右端，小船的左端靠在岸邊。當(dāng)他向左走到船的左端時，船左端離岸多遠(yuǎn)？
l2 l1
解：先畫出示意圖。人、船系統(tǒng)動量守恒，總動量始終為零，所以人、船動量大小始終相等。從圖中可以看出，人、船的位移大小之和等于L。設(shè)人、船位移大小分別為L1、L2 ，則：mv1=Mv2，兩邊同乘時間t，ml1=Ml2，
而l1+l2=L，
∴
應(yīng)該注意到：此結(jié)論與人在船上行走的速度大小無關(guān)。不論是勻速行走還是變速行走，甚至往返行走，只要人最終到達(dá)船的左端，那么結(jié)論都是相同的。
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解決“人船模型”問題
1.解前畫出人、船位移草圖
2.運(yùn)動情況：人走、船行；人停船停；人加速船加速；人減速船減速。
3.原理：動量守恒定律
4.人船速度關(guān)系：
任意時刻速度與質(zhì)量成反比。
5.人船位移關(guān)系：
v1
v2
x人
x船
L
M
m

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