2024年5月6日发(作者：windows7模拟器下载中文版)

第5节 反冲运动 火箭

1.知道反冲运动的概念及反冲运动的应用． 2.理解反冲运动的原理并能解决相应问题．

3．了解火箭的工作原理及打算火箭最终速度大小的因素．

一、反冲

1．定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必定向相反

的方向运动的现象．

2．反冲现象的应用及防止

(1)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转．

(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的精确 性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩

部，以减小反冲的影响．

1．(1)反冲运动可以用动量守恒定律来处理．( )

(2)一切反冲现象都是有益的．( )

(3)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理．( )

提示：(1)√ (2)× (3)√

二、火箭

1．工作原理：是利用反冲运动，火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾喷管快速喷出时，使火箭获得

巨大速度．

2．构造：主要有两大部分：箭体和燃料．

3．特点：箭体和喷出的燃料气体满足动量守恒定律．

4．影响火箭获得速度大小的因素

(1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2 000 m/s～4 000 m/s.

(2)质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比．喷气速度越大，质量比越大，火箭获

得的速度越大．

2．(1)火箭点火后离开地面加速向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果．( )

(2)在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行．( )

提示：(1)× (2)√

学问点一 对反冲运动的理解

1．反冲运动的三个特点

(1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动．

(2)反冲运动中，相互作用的内力一般状况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力，所以可以用动

量守恒定律或在某一方向上应用动量守恒定律来处理．

(3)反冲运动中，由于有其他形式的能转化为机械能， 所以系统的总动能增加．

2．争辩反冲运动应留意的三个问题

(1)速度的方向性：对于原来静止的整体，当被抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分

来说的，两者运动方向必定相反．在列动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方

向的这一部分的速度就要取负值．

(2)速度的相对性：反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相互作用的两物体的相对速度．但是动量守恒

定律中要求速度是对同一惯性参考系的速度(通常为对地的速度)．因此应先将相对速度转换成对地的速度，

再列动量守恒定律方程．

(3)变质量问题：在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，

火箭本身的质量不断减小，此时必需取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的全部气体为争辩对象，取相

互作用的这个过程为争辩过程来进行争辩．

一个质量为m的物体从高处自由下落，当物体下落h时突然炸裂成两块，其中质量为m

1

的一块

恰好能沿竖直方向回到开头下落的位置，求刚炸裂时另一块的速度v

2

.

[思路点拨] 以炸裂时分裂成的两块m

1

和(m－m

1

)组成的系统为争辩对象，在炸裂的这一极短的时间内，

系统受到的合外力即重力并不为零，但炸裂时的爆炸力远大于系统的重力，系统在竖直方向的动量可认为近

似守恒．

[解析] 取竖直向下的方向为正方向，炸裂前的两部分是一个整体，物体的动量为p＝mv＝m2gh.

刚炸裂结束时向上运动并返回动身点的一块m

1

，其速度大小与炸裂前相同，动量方向与规定的正方向相

反．

p

1

＝m

1

v

1

＝－m

1

2gh

由动量守恒定律有mv＝m

1

v

1

＋(m－m

1

)v

2

代入解得：v

m＋m

1

2

＝

m－m

2gh

1

由于v

2

>0，说明炸裂后另一块的运动方向竖直向下．

[答案]

m＋m

1

m－m

1

2gh 方向竖直向下

本例中爆炸只发生在一瞬间，也只有在这一瞬间，系统的内力才远远大于系统所受的合外

力，总动量近似守恒，假如爆炸结束，巨大的内力已经不存在了，系统的总动量不再守恒，明确这一争辩阶

段的始末状态，是求解这类问题的关键．

1.某小组在探究反冲运动时，将质量为m

1

的一个小液化气瓶固定在质量为m

2

的小模具

船上，利用液化气瓶向外喷射气体作为船的动力．现在整个装置静止放在安静的水面上，已知打开液化气瓶

后向外喷射气体的对地速度为v

1

，假如在Δt的时间内向后喷射的气体的质量为Δm，忽视水的阻力，则

(1)喷射出质量为Δm的气体后，小船的速度是多少？

(2)喷射出Δm气体的过程中，小船所受气体的平均作用力的大小是多少？

解析：(1)由动量守恒定律得：

0＝(m

1

＋m

2

－Δm)v

船

－Δmv

1

，

得：v

Δmv

1

船

＝

m

.

1

＋m

2

－Δm

(2)对喷射出的气体运用动量定理得：FΔt＝Δmv

1

，

解得F＝

Δmv

1

Δt

.

答案：(1)

Δmv

1

Δmv

m＋m

(2)

1

12

－ΔmΔt

学问点二 火箭原理

1．火箭燃料燃尽时火箭获得的最大速度由喷气速度v和质量比

M

m

(火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的

箭体质量之比)两个因素打算．

2．火箭喷气属于反冲类问题，是动量守恒定律的重要应用．在火箭运动的过程中，随着燃料的消耗，火

箭本身的质量不断减小，对于这一类的问题，可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为争辩

对象，取相互作用的整个过程为争辩过程，运用动量守恒的观点解决问题．

一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1 000 m/s.设火

箭质量M＝300 kg，发动机每秒钟喷气20次．

(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？

(2)运动第1 s末，火箭的速度多大？

[解析] 火箭喷气属反冲现象，火箭和气体组成的系统动量守恒，运用动量守恒定律求解．

(1)选取火箭和气体组成的系统为争辩对象，运用动量守恒定律求解．设喷出三次气体后火箭的速度为v

3

，

以火箭和喷出的三次气体为争辩对象，据动量守恒定律得：

(M－3m)v

3

－3mv＝0，

故v

3

＝

3mv

M－3m

≈2 m/s.

(2)发动机每秒钟喷气20次，以火箭和喷出的20次气体为争辩对象，依据动量守恒定律得：

(M－20m)v

20

－20mv＝0，

故v

20

＝

20mv

M－20m

≈13.5 m/s.

[答案] (1)2 m/s (2)13.5 m/s

分析火箭类问题应留意的三个问题

(1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必需取

在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为争辩对象．留意反冲前、后各物体质量的变化．

(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系，假如不是同一参考系要设法予以调整，

一般状况要转换成对地的速度．

(3)列方程时要留意初、末状态动量的方向．反冲物体速度的方向与原物体的运动方向是相同的.

2.将静置在地面上，质量为M(含燃料)的火箭模型点火升空，在极短时间内以相对地面

的速度v

0

竖直向下喷出质量为m的酷热气体．忽视喷气过程重力和空气阻力的影响，则喷气结束时火箭模型

获得的速度大小是( )

A.

m

M

v

0

B.

M

m

v

0

C.

M

M－m

v

0

D.

m

M－m

v

0

解析：选D.应用动量守恒定律解决本题，留意火箭模型质量的变化．取向下为正方向，由动量守恒定律

可得：

0＝mv

0

－(M－m)v′，故v′＝

mv

0

M－m

，选项D正确．

物理模型——“人船模型”及其应用

1．人船模型：两个原来静止的物体发生相互作用时，若所受外力的矢量和为零，则动量守恒．在相互作

用的过程中，任一时刻两物体的速度大小之比等于质量的反比．这样的问题归为“人船模型”问题．

2．人船模型的特点

(1)两物体满足动量守恒定律：m

－－

1

v

1

－m

2

v

2

＝0.

(2)运动特点：人动船动，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右；人船位移比等于它们质量的反比；