师：同学们，本节我们来学习第一章第六节反冲现象火箭。大家知道章鱼、乌贼是怎样游动的吗？下面我们一起来看两个视频。

　　（播放视频）

　　师：我们可以看到，它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体快速运动。章鱼还能够调整喷水的方向，从而让身体向任意方向前进。那么章鱼游动时体现了什么物理原理呢？下面我们就来研究。首先，请同学们思考一下，生活中还有哪些类似于章鱼游动的情景呢？

　　生：（思考后回答）枪射击的时候，还有大炮发射的过程。

　　师：很好。请同学们仔细观看视频。

　　（播放狙击枪射击和大炮发射的视频）

　　师：通过观看左边的视频，可以看到狙击枪在射击时产生了巨大的后坐力；观看右边的视频，能看到大炮发射的时候炮身向后退。下面请同学们思考，大炮为什么会后退呢？

　　首先，我们研究的对象是大炮以及它发射出去的物质构成的系统。这两部分构成的系统所受的外力是否近似为零呢？大家可能会想到，大炮后退时受到了地面的摩擦力，这是一个外力。但是，大炮发射时的内力，也就是火药爆炸的冲击力，远远大于这个外力。所以这时我们可以认为系统所受的外力近似为零，系统的动量近似守恒，因此可以运用动量守恒定律来推导大炮后退的速度。

　　根据视频，我们建立以下情景：若系统的初动量为0，喷出气体的质量为M1，速度为V1，剩余部分的质量为M2，我们来求一下剩余部分的速度。开炮前系统的总动量为0，开炮后系统的总动量为喷出物质的动量和炮身的动量之和。整理可得二者的速度之比等于质量的反比。由于炮身的质量很大，所以大炮后退的速度非常小。

　　在物理学中，一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反方向运动，这个现象叫做反冲。我们以上研究的几个现象都属于反冲现象。下面请同学们仔细观察狙击枪射击、大炮开炮的过程，并思考反冲运动有哪些特点呢？

　　生：（思考后回答）

　　师：反冲运动主要有以下三个特点：第一个，一个物体在极短时间里在内力作用下分成两个部分。我们所看到的视频都是经过慢放处理，实际的作用时间非常短。狙击枪发射前，子弹和枪作为一个整体，大炮开炮前发射物质和炮身看成一个物体，然后在极短的时间内分成了两个部分。

　　第二个特点是两部分向相反的方向运动，这个特点由动量守恒定律可以推导出。第三个特点，从能量的角度讲，系统的总动能增加。下面我们动手来做一做。第一个，把一个气球吹起来，用手捏住气球的通气口，然后突然放开，让气体喷出。观察气球的运动，请看视频。

　　（播放气球喷气的视频）

　　师：我们可以看到，当我们的手突然放开的时候，气球向上飞了出去。请同学们思考，这是为什么呢？

　　生：（思考后回答）

　　师：我们可以用动量守恒定律来解释。松手前气球以及它内部的气体处于静止状态，总动量为0。突然松手后，空气以很大的速度向下喷出，根据动量守恒定律，气球必将向相反方向运动，所以气球向上运动。气球的这种运动属于反冲运动。下面我们再来动手做一做，把弯管装在可旋转的盛水容器的下部，当水从弯管流出时，容器就可以旋转起来。请看视频。

　　（播放容器旋转的视频）

　　师：请同学们思考，容器为什么会旋转起来呢？

　　生：（思考后回答）

　　师：因为当水向一个方向喷出时，提供了一个反作用力给容器。根据初中知识，两个方向相反又不在同一直线上的力可以使物体转动，所以容器转动起来。我国早在宋代就利用反冲现象发明了火箭，箭杆上捆了一个前端封闭的火药筒，点燃后生成的燃气以很大的速度向后喷出，箭杆由于反冲而向前运动。现代的喷气式飞机和现代火箭同样应用了反冲的原理，它们都靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度。现代的喷气式飞机靠连续不断地向后喷出气体，飞行速度能够超过1千米每秒。

　　下面我们来思考这样一个问题：质量为m的人在远离任何星体的太空中与他旁边的飞船相对静止，由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态。这个人手中拿着一个质量为Δm的小物体，现在他以相对于飞船为u的速度把小物体抛出。请同学们思考：一、小物体的动量改变量是多少？二、人的动量改变量是多少？三、人的速度改变量是多少？我们取小物体运动的方向为正方向。

　　生：（思考后回答）

　　师：小物体的动量改变量是Δm乘以u，因为人和小物体组成的系统动量守恒。抛物体前的总动量为0，则抛物体后总动量也为0。我们可以得到人的动量改变量是 -Δm乘以u，从而可得人的速度改变量为 -Δm乘以u除以m。

　　本题中所描述的情境与火箭发射的原理大致相同，下面我们通过思考题来研究火箭发射的原理。设火箭飞行时，在极短的时间Δt内喷射燃气的质量是Δm，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度为u，喷出燃气后火箭的质量是m，我们来计算火箭在这样一次喷气后增加的速度Δv。首先我们来观察水火箭的视频，来加深对这一现象的理解。

　　（播放水火箭视频）

　　师：下面我们来计算火箭在这样一次喷气后增加的速度。请同学们思考，我们的研究对象是什么呢？

　　生：（思考后回答）

　　师：我们研究火箭和火箭喷出的气体构成的系统。那么这两部分构成的系统所受的外力是否近似为零呢？我们知道系统受到外力矢量和不为零，但是在火箭喷气的瞬间，系统的内力远远大于重力，所以我们可以认为系统的动量近似守恒。下面我们用动量守恒定律来求解火箭增加的速度。以火箭的速度方向为正方向，由动量守恒定律得，喷气前的总动量为0，喷气后的总动量为 -mv + Δm乘以u，可得v = Δm乘以u除以m。