《反冲现象 火箭》参考课件 01

第一章动量守恒定律1.5

反冲现象火箭三、小结四、练习二、知识讲解目录一、上节回溯1．弹性碰撞；2．非弹性碰撞；3．完全非弹性碰撞。一、上节回溯近几年来我国的航天事业发展迅速，火箭升空时会喷射大量的气体，借此获得巨大的速度，这其中体现了什么物理原理？二、知识讲解——反冲现象问题引入章鱼、乌贼游动时会把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快的移动。章鱼能够调整喷水的方向，这样可以使得身体向任意方向前进，章鱼的游动体现了什么物理原理？二、知识讲解——反冲现象问题引入1．定义：一个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的方向运动，这个现象称为反冲；2．特点：（1）物体的不同部分在内力作用下向相反的方向运动；（2）反冲现象中，内力一般远大于外力，可以利用动量守恒定律来处理；（3）其他形式的能转化成动能，系统的总动能增加。二、知识讲解——反冲现象反冲

农田、园林的喷灌装置，喷气式飞机，火箭等等。二、知识讲解——反冲现象反冲现象的应用

射击时把枪身抵在肩部，减小反冲现象的影响，自行火炮的止退犁和缓冲装置，减小因为反冲现象炮身的后退，提高连射精度。二、知识讲解——反冲现象减小反冲现象的影响1．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。2．把弯管装在可旋转的盛水容器中。当水从弯管流出时，容器就旋转起来。二、知识讲解——反冲现象做一做我国早在宋代就发明了火箭，在箭杆上捆一个前端封闭的火药桶，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。二、知识讲解——火箭古代火箭火箭和喷气式飞机的飞行应用了反冲的原理，它们都靠喷出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1000m/s。现代火箭的主要用途是，利用火箭作为运载工具，如发射探测仪、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等。二、知识讲解——火箭现代火箭质量为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μ

的速度把小物体抛出。1．小物体的动量改变量是多少？2．人的动量改变量是多少？3．人的速度改变量是多少？二、知识讲解——火箭思考与讨论主要由壳体和燃料两大部分组成。火箭燃料燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭获得等大反向的动量。当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。二、知识讲解——火箭火箭的结构设火箭飞行时，在极短的时间Δt

内喷射燃气的质量为Δm

，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是μ

，喷出燃气后火箭的质量是m

，喷气后火箭增加的速度是Δv

。二、知识讲解——火箭影响火箭速度的因素

上式表明，火箭喷出的燃气速度μ越大、火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比越大，火箭获得的速度就越大。二、知识讲解——火箭影响火箭速度的因素三级火箭二、知识讲解——火箭科学漫步现代火箭发动机的喷气速度通常在2000m/s～5000m/s，这样的火箭还是达不到发射人造地球卫星的7.9km/s的速度。

为解决这个问题，科学家提出了多级火箭的概念。多级火箭在实际应用中一般不会超过四级。二、知识讲解——人船模型例题：

如图，长为l

，质量为M

的船停在静水中，一个质量为m

的人（可视为质点）从静止开始从船头走向船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各是多少？

首先利用动量守恒确定两物体的速度关系，再确定位移关系。由于动量守恒，所以任一时刻系统总动量为零，动量守恒式可以写成m1v1＝m2v2

。因此可知：（1）两物体的速度与质量成反比；（2）两物体的位移与质量成反比。二、知识讲解——人船模型处理“人船问题”的思路对于人船模型还要注意，人走船走，人停船停，人快船快，人慢船慢，人船方向相反。1．反冲现象；2．反冲现象的原理；3．反冲现象的应用；三、小结1．一架喷气式飞机飞行的速度是800m/s，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于800m/s，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？

四、练习2．一个连同装备共有100kg的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45m的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以50m/s的速度喷出气体。航天员为了能在10min内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？

四、练习3．用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以7.0×103m/s的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为500kg，最后一节火箭壳体的质量为100kg。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为1.8×103m/s。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度多大？分离后它们将如何运动？四、练习答：设分离后火箭壳体的速度为v′，根据动量守恒定律有：(M＋m)v＝M(v′＋μ)＋mv′代入数据解得：v′＝5.5×103m/s分离后卫星的速度：v′′＝v′＋μ＝7.3×103m/s

。卫星分离后的速度v′′>v

，因此卫星将做离心运动，卫星对地面的高度不断升高，最终在某一高度稳定下来。火箭壳体的速度v′<v，它的轨道高度会不断降低，受万有引力的影响进入大气层，最终在大气层中烧毁。四、练习4．一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是120kg。这个士兵用自动步枪在2s内沿水平方向连续射出10发子弹，每发子弹的质量是10g，子