高中物理 第5节 反冲运动 火箭课件 新人教版选修35.ppt

第十六章动量守恒定律第5节反冲运动火箭 栏目链接 火箭与反冲运动反冲运动在日常生活和生产技术中应用十分广泛 我国早在宋代就发明了 火箭 在竹筒里装入火药 把竹筒的前端封闭住 并捆在箭杆上 火药点燃后 燃烧生成的气体以很大速度从筒内向后喷出 箭体向前飞去 约在公元1000年 我国古代就将这种火箭作为兵器使用 到了明代 还制成了原始的二级火箭 在龙体内的第二级火箭是在火箭已经飞到空中以后才点燃的 栏目链接 火箭向前飞行所能达到的最大速度 也就是燃料烧尽时火箭获得的最终速度 它跟什么因素有关呢 根据动量守恒定律 理论上的计算表明 最终速度主要取决于两个条件 一是喷气速度 二是质量比 即火箭开始飞行时的质量与燃料烧尽时的质量之比 喷气速度越大 质量比越大 火箭的最终速度也越大 为了提高喷气速度 需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 质量比与火箭的结构和材料有关 现代火箭能达到的质量比不超过10 在 栏目链接 栏目链接 后用力把水挤出体外 就会向相反方向游去 火箭是反冲运动的重要应用 它是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的 现代火箭主要由壳体和燃料两大部分组成 壳体是圆筒形的 前端是封闭的尖端 后端有尾喷管 燃料燃烧时产生的高温高压气体以很大的速度从尾部向后喷出 火箭就向前飞去 栏目链接 栏目链接 1 反冲 根据 一个静止的物体在 的作用下分裂成为两个部分 一部分向某个方向运动 另一部分必然向 的方向运动 这个现象叫作反冲 2 火箭 1 喷气式飞机和火箭的飞行应用了 的原理 它们都是靠喷出气流的 而获得巨大速度的 栏目链接 动量守恒定律 内力 相反 反冲 反冲作用 2 设火箭在时间 t内喷射燃气的质量是 m 喷出燃气的速度是u 喷出燃气前火箭质量是m 则由动量守恒定律知火箭获得的速度 v 可见 火箭喷出燃气的速度u 火箭喷出物质的质量与火箭本身质量 即喷出燃气前的质量 之比 火箭获得的速度越大 栏目链接 越大 越大 栏目链接 1反冲运动 栏目链接 1 现象 一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分 一部分向某个方向运动 另一部分必然向相反方向运动 这个现象叫作反冲运动 例如 原来静止的大炮 向前发射炮弹后 炮身就要后退 发射火箭时 火箭向下高速喷射气体 使火箭获得向上的速度 栏目链接 2 反冲运动遵循的规律 反冲运动是系统内力作用的结果 虽然有时系统所受的合外力不为零 但由于系统内力远远大于外力 所以系统的总动量是守恒的 3 反冲运动的应用实例 1 利用有益的反冲运动 反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出 使转轮由于反冲而旋转 从而带动发电机发电 栏目链接 喷气式飞机是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度的 等等 2 避免有害的反冲运动 射击时 子弹向前飞去 枪身向后发生反冲 这就会影响射击的准确性等 4 在讨论反冲运动问题时 应注意以下几点 1 速度的反向性 对于原来静止的整体 抛出部分具有速度时 栏目链接 栏目链接 栏目链接 栏目链接 栏目链接 名师点评 此题考查动量守恒定律在反冲运动中的应用 解题的关键是动量守恒方程中各速度均应是对同一参考系 对地 的速度 v1 v2是对地的速度 而炮弹的发射速度v0则是指炮弹出膛的时刻对此时炮口的相对速度 注意此时刻是发射结束的时刻 炮口的速度为v2 而不是发射前的v1 所以出膛时炮弹对地的速度为 v2 v0 栏目链接 选项a错在将v0当做炮弹对地的速度 选项c错在求合速度 即将炮弹对地速度错认为 v0 v2 对于选项d由于v0是发射结束时刻的 而t1则是发射前时刻的 不同时刻的速率是不能合成的 而选项d恰好错在将不同时刻的两个分速度合成为 v0 v1 另外还需要注意过程前后物体质量与速度的对应 防止混乱 这些都是解这类题时经常出现的错误 应引起高度的重视 变式迁移 栏目链接 变式迁移 栏目链接 分析 炮弹到达最高点时爆炸时 爆炸的内力远大于重力 外力 遵守动量守恒定律 当炮弹到达最高点时爆炸为沿水平方向运动的两片 两块弹片都做平抛运动 根据平抛运动的基本公式即可解题 解析 规定向左为正 设炮弹的质量为4m 则甲的质量为3m 乙的质量为m 炮弹到达最高点时爆炸时 爆炸的内力远大于重力 外力 遵守动量守恒定律 则有 4mv0 3mv1 mv2 则 8 3v1 v2 变式迁移 栏目链接 1 火箭 现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得反作用力向前推进的飞行器 2 火箭的工作原理 动量守恒定律 当火箭推进剂燃烧时 从尾部喷出的气体具有很大的动量 根据动量守恒定律 火箭获得大小相同 方向相反的动量 因连续的反冲现象 随着推进剂的消耗 栏目链接 2火箭 栏目链接 火箭的质量逐渐减小 速度不断增大 当推进剂燃尽时 火箭则以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行 3 火箭飞行能达到的最大飞行速度 主要决定于两个因素 1 喷气速度 现代液体燃料火箭的喷气速度约为2 5km s 提高到3 4km s需很高的技术水平 2 质量比 火箭开始飞行的质量与火箭除