[名校联盟]浙江省衢州一中高二物理《反冲运动火箭》课件

1、中学物理教学课件 作者：景士群开 始反冲运动反冲运动 火箭火箭检检 索索反冲运动反冲运动火箭火箭反冲运动的反冲运动的应用应用影响火箭飞行影响火箭飞行速度的因素速度的因素反冲运动在反冲运动在现代技术中现代技术中的应用的应用中国航天事中国航天事业的成就业的成就当一个物体向某一方向射出（或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。的剩余部分将向相反方向运动。这就是反冲运动。这就是反冲运动。什么样的现象属于反冲运动什么样的现象属于反冲运动?最早的载人火箭的记录是明代一名叫万户的人，他坐在绑有几十支火箭的椅子上。手拿两个大风筝，叫人点

2、燃火箭，想使自己飞上天去，但他失败了，而且为此献出了生命。他的为科学献身的精神是令人敬佩和值得我们学习的。长征一号如何解决有关反冲运动的问题？特点：？物体间相互作用突然发生，时间短，作用强。物体系无外力作用或外力远小于内力时，反冲运动中动量是守恒的。例1在沙堆上有一木块，在沙堆上有一木块，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,点燃后木块陷入点燃后木块陷入沙中沙中5 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58N，不计火药质量和空气阻力，求爆竹上升的不计火药质量和空气阻力，求爆竹上升的最大高度？最大高度？系统是：系统是： 过程是：过程是： 共受

3、几个力？共受几个力？ F是：是： 正向为：正向为： 陷入沙中陷入沙中5 cm有用吗？有用吗？20例2某人在一只静止于水面的小船上练习射击，某人在一只静止于水面的小船上练习射击，船、人、枪、靶、子弹的总质量为船、人、枪、靶、子弹的总质量为M，枪内枪内有有n颗子弹，每颗子弹质量为颗子弹，每颗子弹质量为m，枪口到靶枪口到靶的距离为的距离为l,子弹射出时相对于地速度为子弹射出时相对于地速度为 v, 在在发射后一颗子弹时，前一颗已陷入靶中，则发射后一颗子弹时，前一颗已陷入靶中，则在发射完在发射完 n颗子弹后小船后退的距离为多少？颗子弹后小船后退的距离为多少？nmMnml例3：传送带以V0=2m/s 的速

4、度把质量m=20kg的行李包送到原来静止的光滑轨道的小车上，其质量为M=30kg，包与车间的动摩擦因数为 =0.4 ，则包从滑上车到最远处所经历 的时间为多少？0.3 如图所示，质量为M的光滑滑块放置在光滑的水平面上，另一质量m的物体以速度v向上滑去，物体刚好能到达最高点，求物体到m达最高点的速度?v例4：如图所示，一排人站在沿如图所示，一排人站在沿x x轴的水平轨道旁，原点轴的水平轨道旁，原点O O两侧人两侧人的序号都记为的序号都记为n(nn(n1 1，2 2，3 3) )每人只有一个沙袋，每人只有一个沙袋，x x0 0一侧的每个沙袋的质量为一侧的每个沙袋的质量为m m14kg14kg，x

5、x0 0一侧的每个沙袋一侧的每个沙袋的质量的质量mm20kg20kg，一质量为一质量为M M48kg48kg的小车以某初速度从的小车以某初速度从原点出发向正原点出发向正x x方向滑行，不计轨道阻力，当车每经过一方向滑行，不计轨道阻力，当车每经过一人身旁时，此人就把沙袋以水平速度人身旁时，此人就把沙袋以水平速度v v朝与车相反的方向朝与车相反的方向沿车面扔到车上，沿车面扔到车上，u u的大小等于扔此沙袋之前的瞬间车速的大小等于扔此沙袋之前的瞬间车速大小的大小的2 2n n倍倍( (n n是此人的序号数是此人的序号数) )(1)(1)空车出发后，车上堆积了几个沙袋时，车就反向滑行？空车出发后，车上

6、堆积了几个沙袋时，车就反向滑行？(2)(2)车上最终有大小沙袋共多少个？车上最终有大小沙袋共多少个？例例5 5分析：本题未告知小车的初速，事实上车上的沙袋数与小车的初速无关，这是因为小车车速越快，扔沙袋的反向速度也越大。另外，本题若逐次运用动量守恒定律计算是非常麻烦的。抓住动量为一状态量的特点，即可巧解此题。解：解：(1)(1)设空车出发后，车上堆积了设空车出发后，车上堆积了n n个个沙袋反向，则第沙袋反向，则第n n个沙袋未扔前动量为：个沙袋未扔前动量为：M M(n(n1)m1)mVnVn其中其中VnVn为车过第为车过第n n个人个人身边时的车速，依题意有身边时的车速，依题意有 m2nVnm

7、2nVnM M(n(n1)m1)mVnVn 解得解得n n34/1434/142.42.4因为因为n n为整数，故取为整数，故取n n3 3(2)(2)同理有：同理有：M M3m3m(n(n1)m1)mVnVn m m . .2n2nVn Vn 解得解得nn8 8最后结果是车上有沙袋总数最后结果是车上有沙袋总数N N3 38 81111个。个。相关知识介绍：榴弹炮榴弹炮反击式水轮机反击式水轮机：喷气式飞机：火箭火箭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：

8、突击炮。榴弹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

9、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、弹头引信解锁原理、光学瞄准仪、雷达炮瞄等等。 同学们，一门火炮中的物理现象和解决问题的思路是不是说同学们，一门火炮中的物理现象和解决问题的思路是不是说明学好物理是多么的重要啊！明学好物理是多么的重要啊！火箭影响火箭飞行速度的因素主要有两个，一是燃气影响火箭飞行速度的因素主要有两个，一是燃气喷射的速度喷射的速度，二是火箭的，二是火箭的质量比质量比（即火箭开始飞（即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）。行时的质量与燃料燃尽时的质

10、量之比）。只有在很短时间内，火箭速度的变化非常小，以只有在很短时间内，火箭速度的变化非常小，以地面为参照物喷气的速度可以认为不变的情况下地面为参照物喷气的速度可以认为不变的情况下，可以近似得出：，可以近似得出：MV-mv=0由此可知该时刻火箭的速度：由此可知该时刻火箭的速度： 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， 目前目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂。常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂。 目前目前的技术条件下，火箭的质量比在的技术条件下，火箭的质量比在6-10 左右，要发左右，要发射人造卫星，用一级火箭还射人造卫星，用一级火箭还 不能达到所需的

11、速度不能达到所需的速度，必须用多级火箭。，必须用多级火箭。运载火箭一般采用液体推进剂一般采用液体推进剂，第一、二级多用液氧、煤油或四氧化二氮、偏二甲肼。末级用液氧、液氢高能推进，称为低温液体火箭，技术比较复杂，目前只有美国、俄斯、法国、中国和日本等少数几个国家掌握低温液体火箭技术目前拥有运载火箭的国家有俄罗斯、美国、法国、英国、中国、日本、印度和以色列。当今世界上最大的运载火箭是俄罗斯的“能源”号，它长60米，底部最大直径20米，重3000多吨，能将120吨的有效载荷送入近地轨道。迄今为止运载火箭均为一次使用的，成本高。一次发射，少的几千万美元，多的上亿美元。不能重复使用，资源浪费大。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