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過的原理，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、反沖運動的應用一“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：""vi—miv2=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，即空=篙.

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：

⑴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mi要小于剩下部分的質量m2才能獲得反沖

B.若拋出部分的質量加1大于剩下部分的質量相2，則"Z2的反沖力大于如所受的力

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/sB.5.7X102kg-m/s

C.6.0X102kg-m/sD.6.3X102kg-m/s

答案A

解析設火箭的質量為相1,燃氣的質量為相2.由題意可知，燃氣的動量P2=7"2O2=50X10一

3X600kg-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=電。1一

mas,則火箭的動量大小為pi=〃2iOi=〃Z2S=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如噴出質量為Nm的高溫氣體后，

火箭的速度為（）

Am?△機

Vo

AM.-~\7m77oB.—M

C-~MVoD-

答案D

解析火箭整體動量守恒，以oo的方向為正方向，則有（M—Am）0+A相次）=0,

AH?

解得：「0,負號表示火箭的運動方向與。0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.滑塊運動的距離是核一

C.蝸牛運動的位移是滑塊的4倍

m

D.滑塊與蝸牛運動的距離之和為工

答案CD

解析根據“人船模型”，易得滑塊的位移為三丹一"蝸牛運動的位移為77笠—"C、D正

M+mM+m

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的質量之比他為（）

P。

叫加2

A.1：2B.2：1C.4：1D.1：4

【答案】A

【詳解】

爆炸過程中，兩滑塊動量守恒，取水平向右為正，則

0=一叫匕+m2V2

爆炸之后分別對兩滑塊動能定理可知：滑塊P

12

mv

一〃呵g/=0--l1

滑塊Q

-jum2gx2=0-^-m2V2

聯立代入已知數據解得

叫：叫=1:2

故選Ao

2.（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

量為相、對地速率為％的燃氣，則噴氣后導彈的速率為（）

AMv0+mvxMv0-mvlMv0-mvxMVQ+mv1

M-mM-mMM

【答案】A

【詳解】

設導彈飛行的方向為正方向，由動量守恒定律

Mv0-（M-m）v—mvx

解得

Mv0+mVl

M—m

故選A。

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（

【答案】B

【詳解】

A.烏賊的逃生是利用噴出的水的反沖作用，屬于反沖運動，故A不符合題意；

B.雞蛋“破”與“不破”的訣竅，是增大作用時間，減小作用力，起到緩沖作用。故B符合題

一生一

思；

C.宇航員無繩太空行走，是利用反沖的原理。故c不符合題意；

D.氣球充氣后敞口釋放，利用噴出的氣體的反沖作用而運動的，屬于反沖運動，故D不符

合題意。

故選B。

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

【答案】C

【詳解】

火箭高速向后噴出氣體，氣體對火箭的反作用力使火箭升空，故在沒有空氣的環境中這類火

箭也能正常升空，c正確。

故選C。

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

長為八一質量為機的人懸掛在繩的末端8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（）

M

D.—L

M+mM+mMm

【答案】B

【詳解】

設氣球下降的高度為九則由平均動量守恒可知

Mh=m（L—h）

解得

,mL

n=----

M+m

則人實際上爬的高度是

，，一ML

n=L—n=----

M+m

故選B。

6.（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2：1

B.A、B離開彈簧時的速度之比為1：1

C.A、B質量之比為1：2

D.A、B質量之比為2：1

【答案】D

【詳解】

AB.A和B離開桌面后做平拋運動，下落的高度相同，它們的運動時間相等，由％=%/得

速度之比

%=比」

*42

故AB錯誤；

CD.彈簧彈開木塊的過程，兩木塊組成的系統動量守恒，取向左為正方向，由動量守恒定

律得

mAvA-mBvB=0

則質量之比

mBVA7

故D正確C錯誤。

故選D。

7.(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此時的質量為欲

使飛船追上“天宮二號”實現對接，飛船需加速到也，飛船發動機點火，將質量為機的燃氣

一次性向后噴出，燃氣對地向后的速度大小為也，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.Mvo=Mvi+mv2

B.Mvo=Mv\mv2

C.Mvo=(Mm)vi+mv2

D.Mvo=(Mm)v\mvi

【答案】D

【詳解】

選飛船向上飛行的速度方向為正方向，飛船發動機點火噴出燃氣過程動量守恒。

由動量守定律得

Mv0-(M-in)vx—mv2

故選D。

8.（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

【答案】A

【詳解】

A.燒斷細線后，兩車同時開始運動，選項A正確；

B.在彈簧第一次恢復原長前，