高中物理 第十六章 动量守恒定律 5 反冲运动火箭课堂互动学案 新人教版选修3-5

5 反冲运动 火箭

课堂互动

三点剖析

一、反冲运动

1.反冲运动满足动量守恒 0=m1v1+m2v2

v1??m2v2 m12.反冲的应用

灌溉用的喷水器，因反冲而旋转，自动改变喷水方向；喷气式飞机，利用喷出气流的反冲作用而获得巨大速度. 3.减小反冲的影响

实际生活中常常需要减小反冲的影响，例如：用步枪射击时，要把枪抵在肩上. 二、火箭 1.火箭的原理

火箭是根据反冲原理制成的. 2.现代火箭的用途

利用火箭作为运载工具，可发射探测器、人造卫星、常规弹头或宇宙飞船. 3.火箭的速度

设火箭在Δt内喷射燃气的质量为Δm，喷出燃气的速度为u，喷出燃气后火箭的质量为m，根据动量守恒定律，火箭原来的动量为零，喷气后火箭与燃气的总动量仍为零，则有 mΔv+Δmu=0 所以?v???mu m?m越m 可见，火箭喷出的燃气的速度u越大，火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比

大，火箭获得的速度越大. 各个击破

【例1】 图16-5-2所示是一门旧式大炮，炮车和炮弹的质量分别是M和m，炮筒与地面的夹角为α，炮弹出口时相对于地面的速度为v.不计炮车与地面的摩擦，求炮身向后反冲的速度V.

图16-5-2

解析：取炮弹与炮车组成的系统为研究对象，因不计炮车与地面的摩擦，所以系统水平方向动量守恒.炮弹发射前，系统的总动量为零，炮弹发射后，炮弹的水平分速度为vcosα，根据动量守恒定律有mvcosα-MV=0，所以炮车向后反冲的速度为?mvcos?. M 1

答案：

mvcos? M【例2】 一火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体，喷出的气体相对地面的速度v=1 000 m/s.设此火箭初始质量M=300 kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1 s末的速度是多大?

解析：在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭与气体组成的系统动量守恒.

以火箭和它在1 s内喷出的气体为研究对象.设火箭1 s末的速度为v′，1 s内共喷出质量为20m的气体，以火箭前进的方向为正方向. 由动量守恒定律得(M-20m)v′-20mv=0 解得v??20mv20?0.2?1000?m/s=13.5 m/s

M?20m300?20?0.2 即火箭发动机1 s末的速度大小是13.5 m/s. 答案：13.5 m/s

类题演练 一个不稳定的原子核，质量为M，处于静止状态，当它以速度v释放出一个质量为m的粒子后，原子核剩余部分的速度为多大？

解析：以不稳定的原子核为研究对象，释放粒子前后动量守恒.由动量守恒定律有 mv+(M-m)v′=0

mv.

M?mmv答案：?

M?m所以v′=? 2