（精品講義）反沖運(yùn)動(dòng)火箭word版含答案2

08/807/8/第5節(jié)反沖運(yùn)動(dòng)__火箭反沖運(yùn)動(dòng)[探新知·基礎(chǔ)練]1．反沖定義一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩部分，一部分向某一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。2．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(dòng)。(2)反沖運(yùn)動(dòng)中，相互作用力一般較大，通?？梢杂脛?dòng)量守恒定律來(lái)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(shí)，一邊噴水一邊旋轉(zhuǎn)。(2)防止：用槍射擊時(shí)，由于槍身的反沖會(huì)影響射擊的準(zhǔn)確性，所以用步槍射擊時(shí)要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響。[辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”)1．反沖運(yùn)動(dòng)中若物體分成兩部分，這兩部分的動(dòng)量一定相同。(×)2．做反沖運(yùn)動(dòng)的這部分物體滿足動(dòng)量守恒定律。(√)[釋疑難·對(duì)點(diǎn)練]1．反沖運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)(1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)。(2)反沖運(yùn)動(dòng)中，由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動(dòng)能增加。2．討論反沖運(yùn)動(dòng)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)適合用動(dòng)量守恒定律解決的三種反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題：①系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零，且滿足動(dòng)量守恒的條件；②系統(tǒng)雖然受到外力作用，但內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，外力可以忽略；③系統(tǒng)所受外力之和不為零，系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒，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，即系統(tǒng)的動(dòng)量在該方向上的分量保持不變。(2)速度的方向性問(wèn)題：對(duì)于原來(lái)靜止的整體，拋出具有一定速度的整體的一部分后，剩余部分的反沖是相對(duì)于拋出部分來(lái)說(shuō)的，兩者運(yùn)動(dòng)方向必然相反。在列動(dòng)量守恒方程時(shí)，可任意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)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。(3)速度的相對(duì)問(wèn)題：反沖運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題中，有時(shí)遇到的速度是相互作用的兩物體的相對(duì)速度。由于動(dòng)量守恒定律中要求速度為對(duì)同一參考系的速度，通常為對(duì)地的速度。因此應(yīng)先將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換成對(duì)地的速度后，再列動(dòng)量守恒定律方程。(4)變質(zhì)量問(wèn)題：在反沖運(yùn)動(dòng)中還常遇到變質(zhì)量物體的運(yùn)動(dòng)，如在火箭的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，隨著燃料的消耗，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，此時(shí)必須取火箭本身和在相互作用的短時(shí)間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對(duì)象，取相互作用的這個(gè)過(guò)程為研究過(guò)程來(lái)進(jìn)行研究。[試身手]1．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(dòng)雙臂C．在冰面上滾動(dòng)D．脫去外衣拋向岸的反方向解析：選D因?yàn)楸婀饣?，無(wú)法行走和滾動(dòng)，由動(dòng)量守恒定律知，只有脫去外衣拋向岸的反方向，獲得反沖速度才能到達(dá)岸邊。D正確。火箭[探新知·基礎(chǔ)練]工作原理火箭的工作原理是反沖運(yùn)動(dòng)，其反沖過(guò)程動(dòng)量守恒。它是靠向后噴出的氣流的反沖作用而獲得向前速度的。當(dāng)火箭推進(jìn)劑燃燒時(shí)，從尾部噴出的氣體具有很大的動(dòng)量，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，火箭獲得大小相等、方向相反的動(dòng)量。當(dāng)推進(jìn)劑燃盡時(shí)，火箭即以獲得的速度沿著預(yù)定的空間軌道飛行。當(dāng)然，隨著燃料的消耗，火箭本身的質(zhì)量不斷減小，研究時(shí)應(yīng)該取火箭本身和相互作用的時(shí)間內(nèi)噴出的氣體為研究對(duì)象。[辨是非](對(duì)的劃“√”，錯(cuò)的劃“×”)1．火箭是通過(guò)燃料推空氣，空氣反過(guò)來(lái)對(duì)火箭產(chǎn)生推力完成工作的。(×)2．噴氣速度越大，質(zhì)量比越大，火箭獲得的速度越大。(√)[釋疑難·對(duì)點(diǎn)練]1．影響火箭獲得速度大小的因素(1)噴氣速度：現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為2000～4000m/s。(2)火箭的質(zhì)量比：指火箭起飛時(shí)的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比。決定于火箭的結(jié)構(gòu)和材料?，F(xiàn)代火箭能達(dá)到的質(zhì)量比一般不超過(guò)10。噴氣速度越大，質(zhì)量比越大，火箭獲得的速度越大。2．用途主要用來(lái)發(fā)射探測(cè)儀器、常規(guī)彈頭或核彈頭、人造衛(wèi)星或宇宙飛船，是宇宙航行的運(yùn)載工具。[試身手]2．(福建高考)將靜置在地面上，質(zhì)量為M(含燃料)的火箭模型點(diǎn)火升空，在極短時(shí)間內(nèi)以相對(duì)地面的速度v0豎直向下噴出質(zhì)量為m的熾熱氣體。忽略噴氣過(guò)程重力和空氣阻力的影響，則噴氣結(jié)束時(shí)火箭模型獲得的速度大小是()A.eq\f(m,M)v0 B.eq\f(M,m)v0C.eq\f(M,M－m)v0 D.eq\f(m,M－m)v0解析：選D由動(dòng)量守恒定律有mv0＝(M－m)v，可得火箭獲得的速率為v＝eq\f(m,M－m)v0，D正確。反沖的理解與應(yīng)用反沖運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生是系統(tǒng)內(nèi)力作用的結(jié)果，兩個(gè)相互作用的物體A、B組成的系統(tǒng)，A對(duì)B的作用力使B獲得某一方向的動(dòng)量，B對(duì)A的反作用力使A獲得相反方向的動(dòng)量，從而使A沿著與B相反的方向做反沖運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用動(dòng)量守恒定律分析反沖運(yùn)動(dòng)的有關(guān)特性時(shí)，必須注意的問(wèn)題：(1)剩余部分的反沖是相對(duì)于拋出部分來(lái)說(shuō)，兩者運(yùn)動(dòng)方向必然相反，做數(shù)值計(jì)算時(shí)，注意規(guī)定某一部分的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，則反方向的另一部分的速度應(yīng)取負(fù)值，列表達(dá)式時(shí)，也可以把負(fù)號(hào)包含在相關(guān)字母中；也可直接列出兩部分動(dòng)量大小相等的方程。(2)把物體中的一部分拋出和剩余部分產(chǎn)生反沖都需要經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程，直到部分物體離開(kāi)整體的瞬間，兩者的速度差達(dá)到最大。因此，若題中已知拋擲物體的速度是相對(duì)于剩余部分而言，應(yīng)理解為相對(duì)于“拋出”這一瞬間。(3)反沖運(yùn)動(dòng)中存在相互作用的物體間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，已知條件中常常告知物體的相對(duì)速度，在應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，應(yīng)將相對(duì)速度轉(zhuǎn)換為絕對(duì)速度(一般為對(duì)地速度)。[典例1]小車(chē)上裝有一桶水，靜止在光滑水平地面上，如圖所示，桶的前、后、底及側(cè)面各裝有一個(gè)閥門(mén)，分別為S1、S2、S3、S4(圖中未全畫(huà)出)，要使小車(chē)向前運(yùn)動(dòng)，可采用的方法是()A．打開(kāi)閥門(mén)S1B．打開(kāi)閥門(mén)S2C．打開(kāi)閥門(mén)S3D．打開(kāi)閥門(mén)S4[解析]選B根據(jù)水和小車(chē)組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，原來(lái)系統(tǒng)動(dòng)量為零，由0＝m水v水＋m車(chē)v車(chē)知，小車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向與水的運(yùn)動(dòng)方向相反，故水應(yīng)向后噴出，選項(xiàng)B正確。人船模型[典例2]如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、質(zhì)量為M的小船停在靜水中，一個(gè)質(zhì)量為m的人站立在船頭，若不計(jì)水的阻力，當(dāng)人從船頭走到船尾的過(guò)程中，船和人相對(duì)地面的位移各是多少？[解析]選人和船組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，由于在人從船頭走到船尾的過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，人起步前系統(tǒng)的總動(dòng)量為0。當(dāng)人加速前進(jìn)時(shí)，船加速后退，人停下時(shí)，船也停下來(lái)。設(shè)某一時(shí)刻人的速度為vm，船的速度為vM，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：mvm－MvM＝0即eq\f(vm,vM)＝eq\f(M,m)因?yàn)樵谌藦拇^走到船尾的整個(gè)過(guò)程中，每一時(shí)刻系統(tǒng)都滿足動(dòng)量守恒定律，所以每一時(shí)刻人的速度與船的速度之比都與它們的質(zhì)量之比成反比，從而可以判斷，在人從船頭走到船尾的過(guò)程中，人的位移xm與船的位移xM之比，也應(yīng)與它們質(zhì)量之比成反比，即eq\f(xm,xM)＝eq\f(M,m)由題圖可以看出xm＋xM＝L以上各式聯(lián)立可得：xm＝eq\f(M,M＋m)L，xM＝eq\f(m,M＋m)L。[答案]eq\f(m,M＋m)Leq\f(M,M＋m)L[課堂對(duì)點(diǎn)鞏固]1．(多選)下列不屬于反沖運(yùn)動(dòng)的是()A．噴氣式飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)B．直升機(jī)的運(yùn)動(dòng)C．火箭的運(yùn)動(dòng)D．反擊式水輪機(jī)的運(yùn)動(dòng)解析：選ACD選項(xiàng)A、C、D中，三者都是自身的一部分向一方向運(yùn)動(dòng)，而剩余部分向反方向運(yùn)動(dòng)，而直升機(jī)是靠外界空氣的反作用力作為動(dòng)力，所以A、C、D對(duì)，B錯(cuò)。2．平靜的水面上停著一只小船，船頭站立著一個(gè)人，船的質(zhì)量是人的質(zhì)量的8倍。從某時(shí)刻起，這個(gè)人向船尾走去，走到船中部他突然停止走動(dòng)。水對(duì)船的阻力忽略不計(jì)。下列說(shuō)法中正確的是()A．人走動(dòng)時(shí)，他相對(duì)于水面的速度和小船相對(duì)于水面的速度大小相等、方向相反B．他突然停止走動(dòng)后，船由于慣性還會(huì)繼續(xù)走動(dòng)一小段時(shí)間C．人在船上走動(dòng)過(guò)程中，人對(duì)水面的位移是船對(duì)水面位移的9倍D．人在船上走動(dòng)過(guò)程中，人的動(dòng)能是船的動(dòng)能的8倍解析：選D人船系統(tǒng)動(dòng)量守恒，總動(dòng)量始終為零，因此人、船動(dòng)量等大，速度與質(zhì)量成反比，A錯(cuò)誤；人“突然停止走動(dòng)”是指人和船相對(duì)靜止，設(shè)這時(shí)人、船的速度為v，則(M＋m)v＝0，所以v＝0，說(shuō)明船的速度立即變?yōu)榱悖珺錯(cuò)誤；人和船系統(tǒng)動(dòng)量守恒，速度和質(zhì)量成反比，因此人的位移是船的位移的8倍，C錯(cuò)誤；動(dòng)能、動(dòng)量關(guān)系Ek＝eq\f(p2,2m)∝eq\f(1,m)，人在船上走動(dòng)過(guò)程中人的動(dòng)能是船的動(dòng)能的8倍，D正確。3．(多選)采取下列措施有利于增大噴氣式飛機(jī)的飛行速度的是()A．使噴出的氣體速度更大B．使噴出的氣體溫度更高C．使噴出的氣體質(zhì)量更大D．使噴出的氣體密度更小解析：選AC把噴氣式飛機(jī)和噴出的氣體看成系統(tǒng)，設(shè)原來(lái)總質(zhì)量為M，噴出的氣體質(zhì)量為m，速度是v，剩余質(zhì)量(M－m)的速度為v′，規(guī)定飛機(jī)的速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒得mv－(M－m)v′＝0，v′＝eq\f(mv,M－m)。故A、C正確。4．(多選)一人從泊在碼頭邊的船上往岸上跳，若該船的纜繩并沒(méi)拴在碼頭上，則下列說(shuō)法中正確的有()A．船越輕小，人越難跳上岸B．人跳躍時(shí)相對(duì)船速度大于相對(duì)地速度C．船越重越大，人越難跳上岸D．人跳時(shí)相對(duì)船速度等于相對(duì)地速度解析：選AB人盡力往岸上跳時(shí)，人做的功是確定的，且全部轉(zhuǎn)化成了人與船的動(dòng)能。設(shè)船的質(zhì)量為m1，人的質(zhì)量為m2，跳后人與船的動(dòng)量大小均為p，則Ek人＝eq\f(p2,2m2)，Ek船＝eq\f(p2,2m1)，因Ek人＋Ek船為定值，故m1越小，p越小，故A對(duì)；人、船相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此說(shuō)人跳躍時(shí)相對(duì)船速度大于相對(duì)地速度，故B正確。eq\a\vs4\al(--------------)[課堂小結(jié)]---------------[課時(shí)跟蹤檢測(cè)五]一、單項(xiàng)選擇題1．靜止的實(shí)驗(yàn)火箭，總質(zhì)量為M，當(dāng)它以對(duì)地速度v0噴出質(zhì)量為Δm的高溫氣體后，火箭的速度為()A.eq\f(Δmv0,M－Δm) B．－eq\f(Δmv0,M－Δm)C.eq\f(Δmv0,M) D．－eq\f(Δmv0,M)解析：選B火箭與高溫氣體的運(yùn)動(dòng)屬于反沖運(yùn)動(dòng)，遵循動(dòng)量守恒定律，設(shè)火箭對(duì)地的速度為v，則有：0＝(M－Δm)v＋Δmv0，所以v＝－eq\f(Δmv0,M－Δm)，故B正確。2．運(yùn)送人造地球衛(wèi)星的火箭開(kāi)始工作后，火箭做加速運(yùn)動(dòng)的原因是()A．燃料燃燒推動(dòng)空氣，空氣反作用力推動(dòng)火箭B．火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出，氣體的反作用力推動(dòng)火箭C．火箭吸入空氣，然后向后推出，空氣對(duì)火箭的反作用力推動(dòng)火箭D．火箭燃料燃燒發(fā)熱，加熱周?chē)諝猓諝馀蛎浲苿?dòng)火箭解析：選B火箭的工作原理是反沖運(yùn)動(dòng)，火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓氣體從尾部迅速噴出時(shí)，使火箭獲得反沖速度，故正確選項(xiàng)為B。3．一裝有柴油的船靜止于水平面上，船前艙進(jìn)了水，堵住漏洞后用一水泵把前艙的油抽往后艙，如圖所示。不計(jì)水的阻力，船的運(yùn)動(dòng)情況是()A．向前運(yùn)動(dòng) B．向后運(yùn)動(dòng)C．靜止 D．無(wú)法判斷解析：選A雖然抽油的過(guò)程屬于船與油的內(nèi)力作用，但油的質(zhì)量發(fā)生了轉(zhuǎn)移，從前艙轉(zhuǎn)到了后艙，相當(dāng)于人從船的一頭走到另一頭的過(guò)程。故A正確。4.(福建高考)如圖所示，質(zhì)量為M的小船在靜止水面上以速率v0向右勻速行駛，一質(zhì)量為m的救生員站在船尾，相對(duì)小船靜止。若救生員以相對(duì)水面速率v水平向左躍入水中，則救生員躍出后小船的速率為()A．v0＋eq\f(m,M)v B．v0－eq\f(m,M)vC．v0＋eq\f(m,M)(v0＋v) D．v0＋eq\f(m,M)(v0－v)解析：選C人在躍出的過(guò)程中船和人組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，規(guī)定向右為正方向，(M＋m)v0＝Mv′－mv，解得v′＝v0＋eq\f(m,M)(v＋v0)，C項(xiàng)正確。5.如圖所示，設(shè)質(zhì)量為M的導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)到空中最高點(diǎn)時(shí)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(dòng)()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(dòng)D．以上說(shuō)法都不對(duì)解析：選C根據(jù)動(dòng)量守恒得Mv0＝mv＋(M－m)v′，解得v′＝eq\f(Mv0－mv,M－m)。mv可能大于、小于或等于Mv0，所以v′可能小于、大于或等于零，C正確。6．一質(zhì)量為M的航天器，正以速度v0在太空中飛行，某一時(shí)刻航天器接到加速的指令后，發(fā)動(dòng)機(jī)瞬間向后噴出一定質(zhì)量的氣體，氣體噴出時(shí)速度大小為v1，加速后航天器的速度大小v2，則噴出氣體的質(zhì)量m為()Aeq\f(v2－v0,v1)M B.eqB.eq\f(v2,v2＋v1)MC.eq\f(v2－v0,v2＋v1)M D.eq\f(v2－v0,v2－v1)M解析：選C規(guī)定航天器的速度方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律可得：Mv0＝(M－m)v2－mv1，解得m＝eq\f(v2－v0,v2＋v1)M，故選C。7．一航天探測(cè)器完成對(duì)月球的探測(cè)后，離開(kāi)月球的過(guò)程中，由靜止開(kāi)始沿著與月球表面成一定傾角的直線飛行，先加速運(yùn)動(dòng)后勻速運(yùn)動(dòng)。探測(cè)器通過(guò)噴氣而獲得動(dòng)力，以下關(guān)于噴氣方向的說(shuō)法正確的是()A．探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，向后噴氣B．探測(cè)器加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴氣C．探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，豎直向下噴氣D．探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，不需要噴氣解析：選C探測(cè)器由靜止開(kāi)始沿著與月球表面成一定傾角的直線飛行加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度的方向沿運(yùn)動(dòng)的直線方向，即合力的方向沿運(yùn)動(dòng)的直線方向，而探測(cè)器受到月球的萬(wàn)有引力方向豎直向下，所以，反沖力方向與運(yùn)動(dòng)的直線成一角度斜向上，則噴氣方向與運(yùn)動(dòng)的直線成一角度斜向下，A、B錯(cuò)誤；探測(cè)器勻速運(yùn)動(dòng)，即所受合力為零，探測(cè)器受到的月球的萬(wàn)有引力豎直向下，則受到的噴出氣體的反沖力豎直向上，因此，探測(cè)器豎直向下噴氣，C正確，D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題8．一只青蛙，蹲在置于水平地面上的長(zhǎng)木板一端，并沿板的方向朝另一端跳，在下列情況下，青蛙一定不能跳過(guò)長(zhǎng)木板的是()A．木板的上表面光滑而底面粗糙B．木板的上表面粗糙而底面光滑C．木板上、下兩表面都粗糙D．木板上、下兩表面都光滑解析：選AD只要木板的上表面光滑，青蛙與木板間就無(wú)法產(chǎn)生水平方向上的相互作用，無(wú)法改變水平方向上的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故A、D正確。9．A、B兩船的質(zhì)量均為M，