5 反冲运动 火箭 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)做反冲运动的两部分的动量一定大小相等，方向相反． (√) (2)章鱼、乌贼的运动利用了反冲的原理． (√) (3)火箭点火后离开地面向上运动，是地面对火箭的反作用力作用的结果． (×) (4)在没有空气的宇宙空间，火箭仍可加速前行． (√) (5)火箭发射时，火箭获得的机械能来自于燃料燃烧释放的化学能． (√) 2．运送人造地球卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是( ) A．燃料推动空气，空气反作用力推动火箭 B．火箭发动机用力将燃料燃烧产生的气体向后推出，气体的反作用力推动火箭 C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭的反作用力推动火箭 D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨胀推动火箭 [解析] 火箭工作中，动量守恒，当向后喷气时，则火箭受一向前的推力从而使火箭加速，故只有B正确． [答案] B 3．关于反冲运动的说法中，正确的是( ) A．抛出物m1的质量要小于剩下质量m2才能获得反冲 B．若抛出质量m1大于剩下的质量m2，则m2的反冲力大于m1所受的力 C．反冲运动中，牛顿第三定律适用，但牛顿第二定律不适用 D．对抛出部分和剩余部分都适用于牛顿第二定律 [解析] 反冲运动的定义为由于系统的一部分物体向某一方向运动，而使另一部分向相反方向运动，这种现象叫反冲运动．定义中并没有确定两部分物体之间的质量关系，故选项A错误．在反冲运动中，两部分之间的作用力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律可知，它们大小相等，方向相反，故选项B错误．在反冲运动中一部分受到另一部分的作用力产生了该部分的加速度，使该部分的速度逐渐增大，在此过程中对每一部分牛顿第二定律都成立，故选项C错误，选项D正确． [答案] D 对反冲运动的理解 1．反冲运动的特点和规律 (1)物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动，一般情况下，系统动量守恒，或系统在某一方向上动量守恒． (2)物体间发生相互作用时，有其他形式的能转变为机械能，所以系统的总动能增加，作用力和反作用力都做正功． 2．处理反冲运动应注意的问题 (1)速度的方向 对于原来静止的整体，抛出部分与剩余部分的运动方向必然相反．在列动量守恒方程时，可任意规定某一部分的运动方向为正方向，则反方向的速度应取负值． (2)相对速度问题 在反冲运动中，有时遇到的速度是两物体的相对速度．此类问题中应先将相对速度转换成对地的速度后，再列动量守恒定律方程． (3)变质量问题 如在火箭的运动过程中，随着燃料的消耗，火箭本身的质量不断减小，此时必须取火箭本身和在相互作用的短时间内喷出的所有气体为研究对象，取相互作用的这个过程为研究过程来进行研究． 【例1】 一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1 000 m/s(相对地面)，设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次．求当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？ [解析] 法一：喷出气体的运动方向与火箭运动的方向相反，系统动量守恒 第一次气体喷出后，火箭速度为v1，有(M－m)v1－mv＝0 所以v1＝ 第二次气体喷出后，火箭速度为v2，有 (M－2m)v2－mv＝(M－m)v1 所以v2＝ 第三次气体喷出后，火箭速度为v3，有 (M－3m)v3－mv＝(M－2m)v2 所以v3＝＝ m/s＝2 m/s. 法二：选取整体为研究对象，运用动量守恒定律求解． 设喷出三次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的三次气体为研究对象，据动量守恒定律，得(M－3m)v3－3mv＝0 所以v3＝＝2 m/s. [答案] 2 m/s 例题1中，若发动机每次喷出2 kg气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1 000 m/s改为相对火箭，则当第一次气体喷出后，火箭的速度多大？ 【提示】 由动量守恒定律(M－m)v1＋m(v1－v)＝0 解得v1＝6.67 m/s. 分析火箭类问 ... ...
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