16.5--反冲运动--火箭

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 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？二二、火火 箭

3、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u，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 解答：解答：火箭的壳体和火箭内的气体组成系统火箭的壳体和火箭内的气体组成系统， 在燃气喷出的过程中，动量守恒。根据在燃气喷出的过程中，动量守恒。根据动量守恒定律，选与火箭相对静止的物体为动量守恒定律，选与火箭相对静止的物体为参考系，火箭原来的动量为零，喷气后火箭参考系，火箭原来的动量

4、为零，喷气后火箭与燃气的总动量仍然为零。与燃气的总动量仍然为零。 即即mv + mu =0解出：解出： v = -mu/m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，

5、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。smsmMmvV/5 . 2/8100002. 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

6、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 mMmv vmmM mMv BABDC【例【例3】采取下列哪些措施有利于】采取下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行速度（增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三、人船模型及其应用三、人船模型及其应用【例【例4】如图所示，长为】如图所示，长为

7、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，的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的若不计水的阻力，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？过程中，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，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

8、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）/tm h/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由静止沿槽顶滑下，设由静止沿槽顶滑下，设A和和B均为弹性体，均为弹性体，且不计空气阻力，求槽体且不计空气阻力，求槽体A向一侧滑动的最向一侧滑动的最大距离大距离 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

9、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,所所以以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

10、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

11、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58N58N，不计火药，不计火药质量和空气阻力，求爆竹上升的最大高度？质量和空气阻力，求爆竹上升的最大高度？gvhmvMvMvfs