高中物理新教材同步備課人教版選擇性必修第一冊1.6 反沖現(xiàn)象 火箭（教學設計）

第一章動量守恒定律

第6節(jié)反沖現(xiàn)象火箭

本節(jié)課程成是在學生學習了動量守恒定律以后，將其應用在實際生活中的一種典型的物理現(xiàn)象，

學生通過觀看演示實驗從中體會反沖現(xiàn)象，知道反沖現(xiàn)象的本質是系統(tǒng)動量守恒，并且能夠對反沖

現(xiàn)象進行定量的運算是本節(jié)課程的主要意義所在。

【物理觀念】能結合動量守恒定律對反沖現(xiàn)象做出解釋；

【科學思維】進一步提高運用動量守恒定律分析和解決實際問題的能力

【科學探究】通過演示視頻，探究實驗中的物理關系，分析得到什么是反沖運動，知道反沖運動的

本質，并具備對反沖類問題進行定量運算的能力。

【科學態(tài)度與責任】通過介紹我國成功地研制和發(fā)射長征系列火箭的事實，結合我國古代對于火箭

的發(fā)明和我國的現(xiàn)代火箭技術已跨入世界先進先烈，激發(fā)學生熱愛社會主義的情感。

【教學重點】如何應用動量守恒定律分析、解決反沖運動。

【教學難點】動量守恒定律對反沖運動進行定量計算。

一、【引入新課】

思考：

你知道章魚、烏賊是怎樣游動的嗎？它們先把水吸入體腔，然后用力壓水，通過身體前面的孔將水

噴出，使身體很快地運動。章魚能夠調整噴水的方向，這樣可以使得身體向任意方向前進。章魚游

動時體現(xiàn)了什么物理原理？

下列哪些是反沖運動，并且符合動量守恒定律

孔明燈火箭彈

沙漏

二、【進行新課】

探究點一、反沖現(xiàn)象

做一做：

1.把一個氣球吹起來，用手捏住氣球的通氣口（圖甲），然后突然放開，讓氣體噴出，觀察氣球的

運動。

2.如圖乙，把彎管裝在可旋轉的盛水容器的下部。當水從彎管流出時，容器就旋轉起來。

反沖現(xiàn)象：

定義：發(fā)射炮彈時，炮彈從炮筒中飛出，炮身則向后退。這種情況由于系統(tǒng)內(nèi)力很大，外力可忽略，

可用動量守恒定律來解釋。射擊前，炮彈靜止在炮筒中，它們的總動量為0。炮彈射出后以很大的

速度向前運動，根據(jù)動量守恒定律，炮身必將向后運動。只是由于炮身的質量遠大于炮彈的質量，

所以炮身向后的速度很小。炮身的這種后退運動叫作反沖（recoil）

反沖運動的特點：①.物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運動

②內(nèi)力遠大于外力（或在某一方向上內(nèi)力遠大于外力），系統(tǒng)動量守恒或在某一方向動量守恒。

③機械能增加

反沖運動的理論依據(jù)

反沖運動和碰撞、爆炸相似，相互作用力一般很大，一般滿足內(nèi)力>>外力，所以反沖運動可用動量

守恒定律來處理。

探究點二、火箭

古代火箭現(xiàn)代火箭火箭結構圖

現(xiàn)代火箭的知識

作用：發(fā)射洲際導彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船.

原理：利用反沖運動.

結構：為了提高速度，實行多級（不超過四級）火箭發(fā)射.

思考與討論：

質量為m的人在遠離任何星體的太空中，與他旁邊的

飛船相對靜止。由于沒有力的作用，他與飛船總保持相對靜止的狀態(tài)。這個人手中拿著一個質量為

?m的小物體?，F(xiàn)在他以相對于飛船為u的速度把小物體拋出（圖）。

1.小物體的動量改變量是多少？

2.人的動量改變量是多少？

3.人的速度改變量是多少？

思考與討論中所描述的情境與火箭發(fā)射的原理大致相同。設火箭飛行時在極短的時間?t內(nèi)噴射燃氣

的質量是?m，噴出的燃氣相對噴氣前火箭的速度是u，噴出燃氣后火箭的質量是m。我們就可以計

算火箭在這樣一次噴氣后增加的速度?v。以噴氣前的火箭為參考系。噴氣前火箭的動量是0，噴氣

后火箭的動量是m?v，燃氣的動量是?mu。

根據(jù)動量

守恒定律，噴氣后火箭和燃氣的總動量仍然為0，所以：m?v＋?mu＝0

m

u

解出：?v＝－m

上式表明，火箭噴出的燃氣的速度u越大、火箭噴出物質的質量與火箭本身質量之比越大，火箭獲

得的速度?v就越大。

科學漫步

三級火箭

現(xiàn)代火箭發(fā)動機的噴氣速度通常在2000～5000m/s，近期內(nèi)難以大幅度提高。因此，若要

提高火箭的速度，需要在減輕火箭本身質量上下功夫?；鸺痫w時的質量與火箭除燃料外的箭體質

量之比叫作火箭的質量比。這個參數(shù)一般小于10，否則火箭結構的強度就有問題。但是，這樣的火

箭還是達不到發(fā)射人造地球衛(wèi)星的7.9km/s的速度。

為了解決這個問題，科學家提出了多級火箭的概念。把火箭一級一級地接在一起，第一級燃料

用完之后就把箭體拋棄，減輕負擔，然后第二級開始工作，這樣一級一級地連起來，理論上火箭的

速度可以提得很高（圖）。但是實際應用中一般不會超過四級，因為級數(shù)太多時，連接機構和控制

機構的質量會增加很多，工作的可靠性也會降低

我國自1956年建立了專門的航天研究機構到現(xiàn)在，火箭技術有了長足的發(fā)展。截至2017年

底，已經(jīng)完成近300次各種衛(wèi)星的發(fā)射任務，成功地實現(xiàn)了載人航天飛行，并在國際航天市場占有

一席之地（圖）。我國的火箭技術已經(jīng)跨入了世界先進行列。

課堂重點知識小結

1.知道什么是反沖運動

2.反沖運動的特點：1).物體原先靜止

2).內(nèi)力作用下一分為二

3).兩部分運動方向相反

3.原理:動量守恒定律

4.了解火箭構造和原理，知道影響火箭的因素

隨堂練習

例1、(單選)如圖所示，相同的平板車A、B、C成一直線靜止在水平光滑的地面上，C車上站立的

小孩跳到B車上，接著又立刻從B車上跳到A車上。小孩跳離C車和B車的水平速度相同，他跳

到A車上后和A車相對靜止，此時三車的速度分別為vA、vB、vC，則下列說法正確的是()。

A．vA＝vCB．vB＝vC

C．vC＞vA＞vBD．B車必向右運動

【答案】：C

【解析】人與C，mv0－mCvC＝0，vC＝；人與B，由動量守恒知，vB＝0；人與A，有mv0＝

m

v

mm0

(m＋mA)vA，vA＝A，所以有vC＞vA＞vB，C項正確。

例2、(單選）下列關于反沖運動的說法中,正確的是()

A.拋出物體的質量要小于剩下物體的質量才能獲得反沖

B.若拋出物體A的質量大于剩下物體B的質量,則B受的反沖力大于A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.對拋出部分和剩余部分,牛頓第二定律都適用

【答案】：D

【解析】：反沖運動中并沒有確定兩部分物體之間的質量關系,故選項A錯誤。在反沖運動中,兩部

分物體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,一部分物體受到的另一部分物體的作用力產(chǎn)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適用,故選項C錯誤,選項D正確。

例3、(多選)下列說法中正確的是()

A.火箭靠噴出氣流的反沖作用而獲得巨大速度

B.體操運動員在著地時屈腿是為了減小地面對運動員的作用力

C.用步槍射擊時要用肩部抵住槍身是為了減少反沖的影響

D.為了減輕撞車時對司乘人員的傷害程度,發(fā)動機艙越堅固越好

【答案】：ABC

【解析】：火箭靠噴出氣流,通過反沖獲得前進的動力,從而獲得巨大速度,A