高二物理反冲运动20150405

1、实实 验验 ： 把气球吹满气，猛一松手，会出现什把气球吹满气，猛一松手，会出现什么情形呢？么情形呢？ 一个物体在内力的作用下分裂为一个物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某一方向运动两个部分，一部分向某一方向运动另一部分必然向相反的方向运动。另一部分必然向相反的方向运动。这个现象叫做反冲这个现象叫做反冲一一、反冲运动反冲运动1. 定义：定义：2. 要要 点：点：b. 一个物体分为两个部分一个物体分为两个部分3. 物理原物理原 理：理：作用前：作用前：P = 0作用后作用后: P = m v + M V则根据动量守恒定律有：则根据动量守恒定律有： P = P即即 m v + M V = 0

2、 故有：故有：V = ( m / M ) v负号就表示作用后的两部分运动方向相反负号就表示作用后的两部分运动方向相反a. 内力作用下内力作用下遵循动量守恒定律遵循动量守恒定律c.两部分运动方向相反两部分运动方向相反反击式水轮机是反击式水轮机是大型水力发电站大型水力发电站应用最广泛的水应用最广泛的水轮机。它是靠水轮机。它是靠水流的反冲作用旋流的反冲作用旋转的。我国早在转的。我国早在70年代就能生产年代就能生产转轮直径转轮直径5.5米，米，质量质量110吨，最大吨，最大功率达功率达30万千瓦万千瓦的反击式水轮机。的反击式水轮机。它是如何利用反冲运动发电的呢？它是如何利用反冲运动发电的呢？生活、生产

3、中的反冲现象水闸放水，带动水轮发电。右图水闸放水，带动水轮发电。右图为世界最大的反击式水轮发电机为世界最大的反击式水轮发电机转轮转轮三峡左岸电站三峡左岸电站5号机组号机组转轮正被吊离驳船。转轮正被吊离驳船。 中国新型自行榴弹炮中国新型自行榴弹炮火炮被称为“战争之神”。自行火炮起源于第二次世界大战的“法西斯德国”，当时德国陆军将一种淘汰的坦克底盘装上大口径榴弹炮装备炮兵，当时它的名称是：突击炮。自行火炮为什么要装在履带式的车辆上呢？履带表面有较深的突起抓地钩型设计？摩擦系数较大，止退。止退犁，看到了吗？止退犁上又有两个液压缓冲器。这一切都是为了提高火炮的连射时的命中精度而精心设计的。同学们是不是

4、在电影里看到，火炮在发射时炮管一缩一伸的运动？有的人称之为：缩头炮。为什么炮管要做这样的运动呢？我们知道：根据中学物理中的动量守恒定律，火炮在发射炮弹时，炮身将存在向炮弹发射方向相反的方向运动的趋势。如果我们将炮身固定住，当然有利于连发的命中精度，但是巨大的反冲作用就全靠炮身的材料硬度抵消了这样的结果是火炮的寿命大大减少，这显然是不合理的设计。因此只有设计一种装置，它可以先允许炮身做反冲运动，并把这种运动能量储存为弹性势能，等反冲运动结束时，再利用储存的那部分能量使炮身复位，这就是火炮缓冲器的作用。 火炮中的物理学还多着呐！弹道学、弹头引信解锁火炮中的物理学还多着呐！弹道学、弹头引信解锁原理、

5、光学瞄准仪、雷达炮瞄等等。原理、光学瞄准仪、雷达炮瞄等等。 二二、火火 箭箭 1、古代火箭、古代火箭2、现代火箭、现代火箭设火箭在设火箭在t时间内喷射燃气的质时间内喷射燃气的质量是量是m，喷出燃气的速度是，喷出燃气的速度是v，喷出，喷出燃气后火箭的质量是燃气后火箭的质量是M。设法算火箭。设法算火箭获得的速度获得的速度v。（忽略阻力和重力的。（忽略阻力和重力的影响）影响）思考分析思考分析 通过（通过（1）式）式v=-mu/m，可以看出火箭，可以看出火箭所获得的速度与那些因素有关所获得的速度与那些因素有关?（1）u越大，越大，m/m越大火箭获得的速度越大火箭获得的速度越大。越大。（2）现代火箭的喷

6、气速度在）现代火箭的喷气速度在20004000m/s。（3）火箭起飞时的质量与火箭除去燃料外）火箭起飞时的质量与火箭除去燃料外的壳体质量之比叫做火箭的质量比，这个的壳体质量之比叫做火箭的质量比，这个参数一般小于参数一般小于10。 解决办法：解决办法： 要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料，要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料， 目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂。目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂。 目前的技术条件下，要发射人造卫星，用一目前的技术条件下，要发射人造卫星，用一级火箭还不能达到所需的速度，必须用多级火箭。级火箭还不能达到所需的速度，必须用多级火箭。 1956.10.8

7、 中华人民共和国成立七年，当时中国人民仍然处于农业社会贫困的年代。第一个火箭飞弹研究机构国防部第五研究院成立，钱学森任院长。 1960 得到俄罗斯科学家协助，开发本身的第一枚火箭，成为整个长征（CZ）系列火箭的起步点。 1960.9 发射成功第一枚液体燃料气象火箭T-7。 1964.7.19 第一枚乘载四只沟鼠和四只鼷鼠和12个生物样本试管的生物火箭（T-7A-S）在安徽广德发射。 现代火箭发展历程现代火箭发展历程 1970.4.24 长征1号运载火箭成功地将“东方红1号”卫星送入预定轨道，成为世界上第五个发射卫星的国家。而此次发射也奠定了长征系列火箭发展的基础，后在此基础上先后发展了“长征2

8、号”、“长征三号”和“长征四号”系列运载器。 长征系列火箭1992 载人宇宙飞船正式列入国家计划进行研制，这项工程后来被定名为神舟号飞船载人航天工程。1999.11.20 神舟一号无人飞船在酒泉卫星发射中心利用长征2F火箭发射升空，绕行地球14圈后返回地面。飞船携带了几公斤的生物样本。 2003.10.15 中国第一艘载人宇宙飞船神舟五号发射升空，宇航员为杨利伟，历时21小时28分于内蒙古主着陆场成功着陆。 2005年10月12日上午9:00神舟六号飞船在酒泉卫星发射中心发射升空，是我国第一艘执行“多人多天”任务的载人飞船。 费俊龙和聂海胜两名中国航天员被送入太空。2008年9月25日21点1

9、0分04秒988毫秒神舟七号中国酒泉卫星发射中心载人航天发射场用长征二号F火箭发射升空。飞船于2008年9月28日17点37分成功着陆于中国内蒙古四子王旗主着陆场。神舟七号飞船共计飞行2天20小时27分钟 西昌卫星发射中心西昌卫星发射中心简介简介西昌卫星发射中心（XSLC）隶属于中国卫星发射测控中心（CLTC），主要用于发射地球同步转移轨道（GTO）卫星。XSLC位于中国西南部的四川省西昌地区，其总部设在距发射场65公里的西昌市内。还可发射太阳同步轨道卫星和低轨道卫星，目前可以发射长征二号E、长征三号、长征三号甲、长征三号乙等四种我国自行研制的运载火箭。smsmMmvV/5 . 2/81000

10、02. 0例例1机关枪重机关枪重8kg，射出的子弹质，射出的子弹质量为量为20克，若子弹的出口速度是克，若子弹的出口速度是1000m/s，则机枪的后退速度是多少？，则机枪的后退速度是多少？【例例2】一静止的质量为一静止的质量为M的原子核，的原子核，以相对地的速度以相对地的速度v放射出一质量为放射出一质量为m的粒子后，原子核剩余部分作反冲的粒子后，原子核剩余部分作反冲运动的速度大小为（运动的速度大小为（ ）vmmM mMvmMmvvmmM BABDC【例例3】采取下列哪些措施有利于增采取下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行速度（加喷气式飞机的飞行速度（）A.使喷出的气体速度增大使喷出的气体速度

11、增大B.使喷出的气体温度更高使喷出的气体温度更高C.使喷出的气体质量更大使喷出的气体质量更大D.使喷出的气体密度更小使喷出的气体密度更小AC【例例4】如图所示，长为如图所示，长为l、质量为、质量为M的小船停的小船停在静水中，一个质量为在静水中，一个质量为m的人站在船头，若的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人对地面的位移各是多少？程中，船和人对地面的位移各是多少？1,msLMm2MsLMm【例例5】载人气球原静止于高载人气球原静止于高h的高空，气球的高空，气球质量为质量为M，人的质量为，人的质量为m若人沿绳梯滑至若人沿绳梯滑至地面，

12、则绳梯至少为多长？地面，则绳梯至少为多长？由图由图415可看出，气球对地可看出，气球对地移动的平均速度为（移动的平均速度为（lh）/t，人对地移动的平均速度为人对地移动的平均速度为h/t（以向上为正方向）由动量（以向上为正方向）由动量守恒定律，有守恒定律，有M（lh）/tmh/t=0【例例6】如图所示，一质量为如图所示，一质量为ml的半圆槽体的半圆槽体A，A槽内外皆光滑，将槽内外皆光滑，将A置于光滑水平面上，置于光滑水平面上，槽半径为槽半径为R.现有一质量为现有一质量为m2的光滑小球的光滑小球B由由静止沿槽顶滑下，设静止沿槽顶滑下，设A和和B均为弹性体，且均为弹性体，且不计空气阻力，求槽体不计

13、空气阻力，求槽体A向一侧滑动的最大向一侧滑动的最大距离距离+解析解析:系统在水平方向上动量守恒系统在水平方向上动量守恒,当小球运当小球运动到糟的最右端时动到糟的最右端时,糟向左运动的最大距离糟向左运动的最大距离设为设为s1,则则m1s1=m2s2,又因为又因为s1s2=2R,所以所以21122msRmm例例7： 某人在一只静止于水面的小船某人在一只静止于水面的小船上练习射击，船、人、枪、靶、子弹上练习射击，船、人、枪、靶、子弹的总质量为的总质量为M，枪内有，枪内有n颗子弹，每颗子弹，每颗子弹质量为颗子弹质量为m，枪口到靶的距离为，枪口到靶的距离为l,子弹射出时相对于地速度为子弹射出时相对于地速

14、度为 v, 在发在发射后一颗子弹时，前一颗已陷入靶中，射后一颗子弹时，前一颗已陷入靶中，则在发射完则在发射完 n颗子弹后小船后退的距颗子弹后小船后退的距离为多少？离为多少？Mnml 例例8. 8. 下图为一空间探测器示意图，下图为一空间探测器示意图，1 1，2 2，3 3，4 4，是四个喷气发动，是四个喷气发动机，机，1 1，3 3，的连线与空间空间固定坐标系的轴平行，的连线与空间空间固定坐标系的轴平行，2 2，4 4，的连线，的连线与轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使与轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动，开始时，探测器以恒定的速率探测器转

15、动，开始时，探测器以恒定的速率v v向正向正x x方向飞行，要使方向飞行，要使探测器该为向正探测器该为向正x x偏负偏负y60y60的方向以原来的速率的方向以原来的速率v v平动，则可：平动，则可：A. A. 先开动先开动1,1,适当时间，再开动适当时间，再开动4,4,适当时间适当时间B. B. 先开动先开动3,3,适当时间，再开动适当时间，再开动2,2,适当时间适当时间C. C. 开动开动4,4,适当时间适当时间D. D. 先开动先开动3,3,适当时间，再开动适当时间，再开动4,4,适当时间适当时间11234xyA例例9 9：在沙堆上有一木块，：在沙堆上有一木块，M=5K g,M=5K g,木块上放一木块上放一爆竹，质量为爆竹，质量为m=0.10Kg,m=0.10Kg,点燃后木块陷入沙中点燃后木块陷入沙中5 5 cm,cm,若沙对木块运动的阻力恒为若沙对木块运动的阻力恒为5