高中物理 | 16.5反冲运动详解

反冲运动

当一个物体向某一方向射出（或抛出）它的一部分时，这个物体的剩余部分将向相反方向运动

特点

（1）物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动

（2）反冲运动中，相互作用一般较大，通常可以用动量守恒定律来处理。

（3）反冲运动中，由于有其他形式的能转化为动能，所以系统的总动能增加。

反冲运动现象的防止和应用

（1）防止：射击时枪身的后退，影响射击的准确性。

（2）应用：

①蝴蝶飞行时翅膀的扇动

②乌贼和大多数足类软体动物在水里活动。

③火箭的发射

反冲运动与动量守恒

反冲运动的基本原理是动量守恒

公式：若系统的初始动量为零，则动量守恒定律表达式为：0=m₁v₁'+m₂v₂'。此式表明，做反冲运动的两部分，它们的动量大小相等，方向相反，而它们的速率则与质量成反比。

研究反冲运动注意的问题

（1）速度的相对性

反冲运动是相互作用的物体间发生的相对运动，已知条件中告知的常常是物体的相对速度，在应用动量守恒定律时，应将相对速度转换为绝对速度（一般为对地速度）。

（2）速度的相反性

对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，剩余部分的反冲是相对于抛出部分来说的，两者运动方向必然相反，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，则反方向的另一部分的速度应取负值。

（3）变质量问题

在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，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，此时必须去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。

习题演练

1. 质量为m，速度为v的A球跟质量为3m的静止的B球发生正碰，碰撞可能是弹性的，也可能是非弹性的，因此碰撞后B球的速度可能值为（　　）  

A. 0.6v                                    

B. 0.4v                                     

C. 0.2v                                     

D. 0.1v

习题解析

1. B

若vB=0.6v，选V的方向为正，由动量守恒得：mv=mv_A+3m·0.6v，得vA=﹣0.8v，碰撞前系统的总动能为E_k= 0.5mv²．碰撞后系统的总动能为：E_k′= 0.5mv_A²+ 0.5·3mv_B²= 0.5m（0.8v）2+ 0.5·3mv_B²＞ 0.5mv²，违反了能量守恒定律，不可能。A不符合题意。

若v_B=0.4v，由动量守恒得：mv=mv_A+3m·0.4v，得v_A=﹣0.2v，碰撞后系统的总动能为：E_k′= 0.5mv_A²+ 0.5·3mv_B²= 0.5m（﹣0.2v）²+ 0.5·3m（0.4v）²＞ 0.5mv²，不违反了能量守恒定律，是可能的。B符合题意。

A、B发生完全非弹性碰撞，则有：mv=（m+3m）v_B，v_B=0.25v，这时B获得的速度最小，所以v_B=0.2v，是不可能的．C不符合题意。

若vB=0.1v，由动量守恒得：mv=mv_A+3m·v，解得：v_A=0.7v，碰撞后A的速度大于B的速度，要发生二次碰撞，这是不可能的，D不符合题意。

End

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