05A反沖現象火箭基礎版2025新課改-高中物理-選修第1冊（21講）反沖現象火箭知識點：反沖現象火箭一、反沖現象1．定義一個靜止的物體在內力的作用下分裂為兩部分，一部分向某個方向運動，另一部分必然向相反的方向運動的現象．2．規律：反沖運動中，相互作用力一般較大，滿足動量守恒定律．3．反沖現象的應用及防止(1)應用：農田、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．(2)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．二、火箭1．工作原理：噴氣式飛機和火箭的飛行應用了反沖的原理，它們靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大的速度．2．決定火箭增加的速度Δv的因素(1)火箭噴出的燃氣相對噴氣前火箭的速度．(2)火箭噴出燃氣的質量與火箭本身質量之比．技巧點撥一、反沖運動的理解和應用1．反沖運動的三個特點(1)物體的不同部分在內力作用下向相反方向運動．(2)反沖運動中，相互作用的內力一般情況下遠大于外力或在某一方向上內力遠大于外力，所以兩部分組成的系統動量守恒或在某一方向動量守恒．(3)反沖運動中，由于有其他形式的能轉化為機械能，所以系統的機械能增加．2．討論反沖運動應注意的兩個問題(1)速度的方向性：對于原來靜止的整體，可任意規定某一部分的運動方向為正方向，則反方向的另一部分的速度就要取負值．(2)速度的相對性：反沖問題中，若已知相互作用的兩物體的相對速度，應先將相對速度轉換成相對地面的速度，再列動量守恒方程．二、火箭的工作原理分析1．火箭噴氣屬于反沖類問題，是動量守恒定律的重要應用．2．分析火箭類問題應注意的三個問題(1)火箭在運動過程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的質量不斷減小，故在應用動量守恒定律時，必須取在同一相互作用時間內的火箭和噴出的氣體為研究對象．注意反沖前、后各物體質量的變化．(2)明確兩部分物體初、末狀態的速度的參考系是否為同一參考系，如果不是同一參考系要設法予以轉換，一般情況要轉換成對地的速度．(3)列方程時要注意初、末狀態動量的方向．三、反沖運動的應用——“人船模型”1．“人船模型”問題兩個原來靜止的物體發生相互作用時，若所受外力的矢量和為零，則動量守恒．2．人船模型的特點(1)兩物體滿足動量守恒定律：m1eq\x\to(v)1－m2eq\x\to(v)2＝0.(2)運動特點：人動船動，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右，人、船位移比等于它們質量的反比，即eq\f(x1,x2)＝eq\f(m2,m1).總結提升“人船模型”是利用平均動量守恒求解的一類問題，解決這類問題應注意：(1)適用條件：①系統由兩個物體組成且相互作用前靜止，系統總動量為零；②在系統內發生相對運動的過程中至少有一個方向的動量守恒(如水平方向或豎直方向)．(2)畫草圖：解題時要畫出各物體的位移關系草圖，找出各長度間的關系，注意兩物體的位移是相對同一參考系的位移．例題精練1．關于反沖運動的說法中，正確的是()A．拋出部分的質量m1要小于剩下部分的質量m2才能獲得反沖B．若拋出部分的質量m1大于剩下部分的質量m2，則m2的反沖力大于m1所受的力C．反沖運動中，牛頓第三定律適用，但牛頓第二定律不適用D．拋出部分和剩余部分都適用于牛頓第二定律答案D解析由于系統的一部分向某一方向運動，而使另一部分向相反方向運動，這種現象叫反沖運動．定義中并沒有確定兩部分之間的質量關系，故選項A錯誤．在反沖運動中，兩部分之間的作用力是一對作用力與反作用力，由牛頓第三定律可知，它們大小相等，方向相反，故選項B錯誤．在反沖運動中一部分受到另一部分的作用力產生了該部分的加速度，使該部分的速度逐漸增大，在此過程中對每一部分牛頓第二定律都成立，故選項C錯誤，選項D正確．2．將質量為1.00kg的模型火箭點火升空，50g燃燒的燃氣以大小為600m/s的速度從火箭噴口在很短時間內噴出．在燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為(噴出過程中重力和空氣阻力可忽略)()A．30kg·m/s B．5.7×102kg·m/sC．6.0×102kg·m/s D．6.3×102kg·m/s答案A解析設火箭的質量為m1，燃氣的質量為m2.由題意可知，燃氣的動量p2＝m2v2＝50×10－3×600kg·m/s＝30kg·m/s.以火箭運動的方向為正方向，根據動量守恒定律可得，0＝m1v1－m2v2，則火箭的動量大小為p1＝m1v1＝m2v2＝30kg·m/s，所以A正確，B、C、D錯誤．隨堂練習1．靜止的實驗火箭，總質量為M，當它以相對地面的速度v0噴出質量為Δm的高溫氣體后，火箭的速度為()A.eq\f(Δm,M－Δm)v0 B．－eq\f(Δm,M)v0C.eq\f(Δm,M)v0 D．－eq\f(Δm,M－Δm)v0答案D解析火箭整體動量守恒，以v0的方向為正方向，則有(M－Δm)v＋Δmv0＝0，解得：v＝－eq\f(Δm,M－Δm)v0，負號表示火箭的運動方向與v0方向相反．2．(多選)某同學想用氣墊導軌模擬“人船模型”．該同學到實驗室里，將一質量為M、長為L的滑塊置于水平氣墊導軌上(不計摩擦)并接通電源．該同學又找來一個質量為m的蝸牛置于滑塊的一端，在食物的誘惑下，蝸牛從該端移動到另一端．下面說法正確的是()A．只有蝸牛運動，滑塊不運動B．滑塊運動的距離是eq\f(M,M＋m)LC．蝸牛運動的位移是滑塊的eq\f(M,m)倍D．滑塊與蝸牛運動的距離之和為L答案CD解析根據“人船模型”，易得滑塊的位移為eq\f(m,M＋m)L，蝸牛運動的位移為eq\f(M,M＋m)L，C、D正確．綜合練習1．（2021·黑龍江鶴崗一中高一期末）如圖所示，水平地面上緊挨著的兩個滑塊P、Q之間有少量炸藥（質量不計），爆炸后P、Q沿水平地面向左、右滑行的最大距離分別為0.8m、0.2m。已知P、Q與水平地面間的動摩擦因數相同，則P、Q的質量之比m1:m2為（）A．1∶2 B．2∶1 C．4∶1 D．1∶42．（2021·臨澧縣第一中學高二期末）如圖所示，我國自行研制的第五代隱形戰機“殲-20”以速度水平向右勻速飛行，到達目標地時，將質量為M的導彈自由釋放，導彈向后噴出質量為m、對地速率為的燃氣，則噴氣后導彈的速率為（）

A． B． C． D．3．（2021·河南高一期末）下列幾種運動沒有利用反沖的原理的是（）A．烏賊的逃生B．雞蛋“破”與“不破”的訣竅C．宇航員無繩太空行走D．氣球充氣后敞口釋放4．（2021·西寧市海湖中學高二期中）如圖所示為我國的長征七號運載火箭剛發射時的情景。則下列法正確的是（）A．火箭受到地面對它的彈力作用而升空B．火箭受周圍空氣對它的作用而升空C．火箭受到向下噴射的氣體對它的作用而升空D．在沒有空氣的環境中這類火箭無法升空5．（2021·福建省泰寧第一中學高二期中）如圖，質量是M（包括繩）的氣球下方有一段繩長為L，一質量為m的人懸掛在繩的末端B點，氣球和人均處于靜止狀態。現人沿繩慢慢地爬到繩的上端A點處，空氣阻力不計，人可視為質點，則人實際上爬的高度是（）A．L B．L C．L D．L6．（2021·周口市中英文學校高二期中）如圖所示，放在光滑水平桌面上的A、B木塊之間夾一被壓縮的水平輕彈簧。現釋放彈簧，A、B木塊被彈開后，各自在桌面上滑行一段距離飛離桌面。A落地點距桌邊水平距離為0.5m，B落地點距桌邊水平距離為1m，則（）

A．A、B離開彈簧時的速度之比為2∶1B．A、B離開彈簧時的速度之比為1∶1C．A、B質量之比為1∶2D．A、B質量之比為2∶17．（2021·北京豐臺區·高二期中）我國發射的“神舟十一號”飛船與“天宮二號”空間站實現了完美對接。假設“神舟十一號”飛船到達對接點附近時對地的速度為v0，此時的質量為M。欲使飛船追上“天宮二號”實現對接，飛船需加速到v1，飛船發動機點火，將質量為m的燃氣一次性向后噴出，燃氣對地向后的速度大小為v2，不考慮飛船加速過程中的變軌，則在這個過程中，下列各表達式正確的是（）A．Mv0=Mv1+mv2B．Mv0=Mv1-mv2C．Mv0=（M-m）v1+mv2D．Mv0=（M-m）v1-mv28．（2021·北京人大附中高一期中）如圖所示，靜止在光滑水平面上的兩輛小車用細線相連，中間有一個壓縮了的輕彈簧（與小車不栓接）。燒斷細線后（）A．兩車同時開始運動B．在彈簧第一次恢復原長前，兩車的動能減少C．在彈簧第一次恢復原長前，兩車的移動的距離之比增大D．在彈簧第一次恢復原長的整個過程中，兩車動量的變化相同9．（2021·莆田第二十四中學高一期末）在光滑的水平地面上放有一質量為M的半圓柱體，在其圓心正上方靜止放有一質量為m的光滑小球。某時刻小球受到輕微擾動，由靜止開始下滑。當m與M分離時，m的水平位移為，則M的位移為（） B． C． D．反沖現象火箭知識點：反沖現象火箭一、反沖現象1．定義一個靜止的物體在內力的作用下分裂為兩部分，一部分向某個方向運動，另一部分必然向相反的方向運動的現象．2．規律：反沖運動中，相互作用力一般較大，滿足動量守恒定律．3．反沖現象的應用及防止(1)應用：農田、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．(2)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．二、火箭1．工作原理：噴氣式飛機和火箭的飛行應用了反沖的原理，它們靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大的速度．2．決定火箭增加的速度Δv的因素(1)火箭噴出的燃氣相對噴氣前火箭的速度．(2)火箭噴出燃氣的質量與火箭本身質量之比．技巧點撥一、反沖運動的理解和應用1．反沖運動的三個特點(1)物體的不同部分在內力作用下向相反方向運動．(2)反沖運動中，相互作用的內力一般情況下遠大于外力或在某一方向上內力遠大于外力，所以兩部分組成的系統動量守恒或在某一方向動量守恒．(3)反沖運動中，由于有其他形式的能轉化為機械能，所以系統的機械能增加．2．討論反沖運動應注意的兩個問題(1)速度的方向性：對于原來靜止的整體，可任意規定某一部分的運動方向為正方向，則反方向的另一部分的速度就要取負值．(2)速度的相對性：反沖問題中，若已知相互作用的兩物體的相對速度，應先將相對速度轉換成相對地面的速度，再列動量守恒方程．二、火箭的工作原理分析1．火箭噴氣屬于反沖類問題，是動量守恒定律的重要應用．2．分析火箭類問題應注意的三個問題(1)火箭在運動過程中，隨著燃料的燃燒，火箭本身的質量不斷減小，故在應用動量守恒定律時，必須取在同一相互作用時間內的火箭和噴出的氣體為研究對象．注意反沖前、后各物體質量的變化．(2)明確兩部分物體初、末狀態的速度的參考系是否為同一參考系，如果不是同一參考系要設法予以轉換，一般情況要轉換成對地的速度．(3)列方程時要注意初、末狀態動量的方向．三、反沖運動的應用——“人船模型”1．“人船模型”問題兩個原來靜止的物體發生相互作用時，若所受外力的矢量和為零，則動量守恒．2．人船模型的特點(1)兩物體滿足動量守恒定律：m1eq\x\to(v)1－m2eq\x\to(v)2＝0.(2)運動特點：人動船動，人停船停，人快船快，人慢船慢，人左船右，人、船位移比等于它們質量的反比，即eq\f(x1,x2)＝eq\f(m2,m1).總結提升“人船模型”是利用平均動量守恒求解的一類問題，解決這類問題應注意：(1)適用條件：①系統由兩個物體組成且相互作用前靜止，系統總動量為零；②在系統內發生相對運動的過程中至少有一個方向的動量守恒(如水平方向或豎直方向)．(2)畫草圖：解題時要畫出各物體的位移關系草圖，找出各長度間的關系，注意兩物體的位移是相對同一參考系的位移．例題精練1．關于反沖運動的說法中，正確的是()A．拋出部分的質量m1要小于剩下部分的質量m2才能獲得反沖B．若拋出部分的質量m1大于剩下部分的質量m2，則m2的反沖力大于m1所受的力C．反沖運動中，牛頓第三定律適用，但牛頓第二定律不適用D．拋出部分和剩余部分都適用于牛頓第二定律答案D解析由于系統的一部分向某一方向運動，而使另一部分向相反方向運動，這種現象叫反沖運動．定義中并沒有確定兩部分之間的質量關系，故選項A錯誤．在反沖運動中，兩部分之間的作用力是一對作用力與反作用力，由牛頓第三定律可知，它們大小相等，方向相反，故選項B錯誤．在反沖運動中一部分受到另一部分的作用力產生了該部分的加速度，使該部分的速度逐漸增大，在此過程中對每一部分牛頓第二定律都成立，故選項C錯誤，選項D正確．2．將質量為1.00kg的模型火箭點火升空，50g燃燒的燃氣以大小為600m/s的速度從火箭噴口在很短時間內噴出．在燃氣噴出后的瞬間，火箭的動量大小為(噴出過程中重力和空氣阻力可忽略)()A．30kg·m/s B．5.7×102kg·m/sC．6.0×102kg·m/s D．6.3×102kg·m/s答案A解析設火箭的質量為m1，燃氣的質量為m2.由題意可知，燃氣的動量p2＝m2v2＝50×10－3×600kg·m/s＝30kg·m/s.以火箭運動的方向為正方向，根據動量守恒定律可得，0＝m1v1－m2v2，則火箭的動量大小為p1＝m1v1＝m2v2＝30kg·m/s，所以A正確，B、C、D錯誤．隨堂練習1．靜止的實驗火箭，總質量為M，當它以相對地面的速度v0噴出質量為Δm的高溫氣體后，火箭的速度為()A.eq\f(Δm,M－Δm)v0 B．－eq\f(Δm,M)v0C.eq\f(Δm,M)v0 D．－eq\f(Δm,M－Δm)v0答案D解析火箭整體動量守恒，以v0的方向為正方向，則有(M－Δm)v＋Δmv0＝0，解得：v＝－eq\f(Δm,M－Δm)v0，負號表示火箭的運動方向與v0方向相反．2．(多選)某同學想用氣墊導軌模擬“人船模型”．該同學到實驗室里，將一質量為M、長為L的滑塊置于水平氣墊導軌上(不計摩擦)并接通電源．該同學又找來一個質量為m的蝸牛置于滑塊的一端，在食物的誘惑下，蝸牛從該端移動到另一端．下面說法正確的是()A．只有蝸牛運動，滑塊不運動B．滑塊運動的距離是eq\f(M,M＋m)LC．蝸牛運動的位移是滑塊的eq\f(M,m)倍D．滑塊與蝸牛運動的距離之和為L答案CD解析根據“人船模型”，易得滑塊的位移為eq\f(m,M＋m)L，蝸牛運動的位移為eq\f(M,M＋m)L，C、D正確．綜合練習1．如圖1所示，設質量為M的導彈運動到空中最高點時速度為v0，突然炸成兩塊，質量為m的一塊以速度v沿v0的方向飛去，則另一塊的運動()圖1A．一定沿v0的方向飛去B．一定沿v0的反方向飛去C．可能做自由落體運動D．以上說法都不對2.如圖2所示，自動火炮連同炮彈的總質量為M，當炮管水平，火炮車在水平路面上以v1的速度向右勻速行駛中，發射一枚質量為m的炮彈后，自動火炮的速度變為v2，仍向右行駛，則炮彈的發射速度v0為()圖2A.eq\f(Mv1－v2＋mv2,m)B.eq\f(Mv1－v2,m)C.eq\f(Mv1－v2＋2mv2,m)D.eq\f(Mv1－v2－mv1－v2,m)3．“爆竹聲中一歲除，春風送暖入屠蘇”，爆竹聲響是辭舊迎新的標志，是喜慶心情的流露．有一個質量為3m的爆竹斜向上拋出，到達最高點時速度大小為v0、方向水平向東，在最高點爆炸成質量不等的兩塊，其中一塊質量為2m，速度大小為v，方向水平向東，則另一塊的速度是()A．3v0－v B．2v0－3vC．3v0－2v D．2v0＋v4．(多選)在某次軍演中，炮兵使用了炮口與水平方向的夾角θ可調節的迫擊炮，已知迫擊炮的總質量為M(不包括炮彈的質量)，炮彈的質量為m，忽略迫擊炮與水平面之間的摩擦力及炮管長度．則下列說法正確的是()A．如果θ＝0，炮彈離開炮口的速度為v0時，炮身后退的速度為eq\f(mv0,M－m)B．如果θ＝0，炮彈離開炮口的速度為v0時，炮身后退的速度為eq\f(mv0,M)C．如果θ＝60°，炮彈離開炮口的速度為v0時，炮身后退的速度為eq\f(mv0,M－m)D．如果θ＝60°，炮彈離開炮口的速度為v0時，炮身后退的速度為eq\f(mv0,2M)5．一彈丸在飛行到距離地面5m高時僅有向右的水平速度v0＝2m/s，爆炸成為甲、乙兩塊水平飛出，甲、乙的質量比為3∶1.不計質量損失，取重力加速度g＝10m/s2.則下列圖中兩塊彈片飛行的軌跡可能正確的是()6．將靜置在地面上，質量為M(含燃料)的火箭模型點火升空，在極短時間內以相對地面的速度v0豎直向下噴出質量為m的熾熱氣體．忽略噴氣過程重力和空氣阻力的影響，則噴氣結束時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)v07．如圖3所示，有一只小船停靠在湖邊碼頭，小船又窄又長(估計重一噸左右)．一位同學想用一個卷尺粗略測量它的質量．他進行了如下操作：首先將船平行于碼頭岸邊自由停泊，人輕輕從船尾上船，走到船頭停下，而后輕輕下船．用卷尺測出船后退的距離d，然后用卷尺測出船長L.已知他自身的質量為m，水的阻力不計，則船的質量為()圖3A.eq\f(mL＋d,d) B.eq\f(mL－d,d)C.eq\f(mL,d) D.eq\f(mL＋d,L)8．(多選)小車靜止在光滑水平地面上，站在車上的人練習打靶，靶裝在車上的另一端，如圖4所示．已知車、人、槍和靶的總質量為M(不含子彈)，每顆子彈質量為m，共n發，打靶時，槍口到靶的距離為d.若每發子彈打入靶中，就留在靶里，且待前一發打入靶中后，再打下一發．則以下說法正確的是()圖4A．待打完n發子彈后，小車將以一定的速度向右勻速運動B．待打完n發子彈后，小車應停在射擊之前位置的右方C．在每一發子彈的射擊過程中，小車所發生的位移相同D．在每一發子彈的射擊過程中，小車所發生的位移應越來越大9．(多選)如圖5所示，甲、乙兩車的質量均為M，靜置在光滑的水平面上，兩車相距為L.乙車上站立著一個質量為m的人，他通過一條水