2018版高中物理第一章碰撞与动量守恒1.6动量守恒定律的应用2火箭的发射与反冲现象导学案教科版选修3_5
2018版高中物理第一章碰撞与动量守恒1.6动量守恒定律的应用2火箭的发射与反冲现象导学案教科版选修3_5第2页

(3)反冲运动遵循动量守恒定律.

2.讨论反冲运动应注意的两个问题

(1)速度的反向性

对于原来静止的整体,抛出部分具有速度时,剩余部分的反冲与抛出部分必然相反.

(2)速度的相对性

一般都指对地速度.

【例1】 在某次演习中,有一门旧式大炮在平坦的地面上以v=5 m/s的速度匀速前进,炮身质量为M=1 000 kg,现将一质量为m=25 kg的炮弹,以相对炮身的速度u=600 m/s与v反向水平射出,求射出炮弹后炮身的速度v′.

答案 19.6 m/s

解析 以地面为参考系,设大炮原运动方向为正方向,根据动量守恒定律,有(M+m)v=Mv′+m[-(u-v′)]

解得v′=v+≈19.6 m/s

针对训练 

如图1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v0.不计炮车与地面的摩擦,求炮身向后反冲的速度v为________.

图1

答案 

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v0cos α,根据动量守恒定律有:mv0cos α-Mv=0

所以炮车向后反冲的速度为v=.

二、火箭的原理

1.火箭燃料燃尽时火箭获得的最大速度由喷气速度v和质量比(火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比)两个因素决定.

2.火箭喷气属于反冲类问题,是动量守恒定律的重要应用.在火箭运动的过程中,随着燃料的消耗,火箭本身的质量不断减小,对于这一类的问题,可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为研究对象,取相互作用的整个过程为研究过程,运用动量守恒的