第5节 反冲运动 火箭

1、第十六章动量守恒定律第十六章动量守恒定律第第5节反冲运动火箭节反冲运动火箭 栏目链接栏目链接火箭与反冲运动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国早在宋代就发明了“火箭火箭”在竹筒里装入火药，把竹在竹筒里装入火药，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公元1000年，我国古代就将这种火箭作为兵器使用到了年，我国古代就将这种火箭作为兵器使用到了明代，还制成

2、了原始的二级火箭，在龙体内的第二级火箭明代，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是在火箭已经飞到空中以后才点燃的 栏目链接栏目链接 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，飞行

3、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，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现代火箭能达到的质量比不超过10.在在 栏目链接栏目链接 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冲运动的重要应用，它是靠喷出气

4、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，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，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，火箭就向前飞去后喷出，火箭就向前飞去 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接1反冲反冲根据根据_，一个静止的物体在，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，另一部分必然向运动，另一部分必然向_的方向运动这个现象叫的方向运动

5、这个现象叫作反冲作反冲2火箭火箭(1)喷气式飞机和火箭的飞行应用了喷气式飞机和火箭的飞行应用了_的原理，的原理，它们都是靠喷出气流的它们都是靠喷出气流的_而获得巨大速度的而获得巨大速度的 栏目链接栏目链接动量守恒定律动量守恒定律内力内力相反相反反冲反冲反冲作用反冲作用 (2)设火箭在时间设火箭在时间t内喷射燃气的质量是内喷射燃气的质量是m，喷出，喷出燃气的速度是燃气的速度是u，喷出燃气前火箭质量是，喷出燃气前火箭质量是m，则由动量守，则由动量守恒定律知火箭获得的速度恒定律知火箭获得的速度v_.可见，火箭喷出燃气的速度可见，火箭喷出燃气的速度u_，火箭喷出，火箭喷出物质的质量与火箭本身质量物质的

6、质量与火箭本身质量(即喷出燃气前的质量即喷出燃气前的质量)之比之比_，火箭获得的速度越大，火箭获得的速度越大 栏目链接栏目链接越大越大越大越大 栏目链接栏目链接1 反冲运动反冲运动 栏目链接栏目链接1现象现象 一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一一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个现象叫作反冲运动 例如：例如：原来静止的大炮，向前发射炮弹后，炮身就原来静止的大炮，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，使火箭获要后退；发射火箭时，火箭向

7、下高速喷射气体，使火箭获得向上的速度得向上的速度 栏目链接栏目链接 2反冲运动遵循的规律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统的总动量是守恒的 3反冲运动的应用实例反冲运动的应用实例 (1)利用有益的反冲运动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于反冲而旋转，从而带动发电机发电 栏目链接栏目链接 喷

8、气式飞机是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大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，等等的速度的，等等 (2)避免有害的反冲运动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，应注意以下几点在讨论反冲运动问题时，应注意以下几点 (1)速度的反向性速度的反向性对于原来静止的整体，抛出部分具有速度时，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 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接 名师点评：名师点评：此题考查动量

9、守恒定律在反冲运动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是对同一参考系(对地对地)的速度的速度v1、v2是对地的速度，是对地的速度，而炮弹的发射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，炮口的速度为的速度为v2，而不是发射前的，而不是发射前的v1.所以出膛时炮弹对地所以出膛时炮弹对地的速度为的速度为(v2v0) 栏目链接栏目链接选项选项A错在将错在将v0当做炮弹对地的速度；选项当做

10、炮弹对地的速度；选项C错在求错在求合速度，即将炮弹对地速度错认为合速度，即将炮弹对地速度错认为(v0v2)；对于选；对于选项项D由于由于v0是发射结束时刻的，而是发射结束时刻的，而t1则是发射前时刻则是发射前时刻的，不同时刻的速率是不能合成的而选项的，不同时刻的速率是不能合成的而选项D恰好错恰好错在将不同时刻的两个分速度合成为在将不同时刻的两个分速度合成为(v0v1)；另外还；另外还需要注意过程前后物体质量与速度的对应，防止混需要注意过程前后物体质量与速度的对应，防止混乱乱这些都是解这类题时经常出现的错误，应引起高度的这些都是解这类题时经常出现的错误，应引起高度的重视重视变变 式式迁迁 移移

11、栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接分析：分析：炮弹到达最高点时爆炸时，爆炸的内力远大于炮弹到达最高点时爆炸时，爆炸的内力远大于重力重力(外力外力)，遵守动量守恒定律；当炮弹到达最高点，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运动根据平抛运动的基本公式即可解题解析：解析：规定向左为正，设炮弹的质量为规定向左为正，设炮弹的质量为4m，则甲的质，则甲的质量为量为3m，乙的质量为，乙的质量为m，炮弹到达最高点时爆炸时，炮弹到达最高点时爆炸时，爆炸的内力远大于重力爆

12、炸的内力远大于重力(外力外力)，遵守动量守恒定律，遵守动量守恒定律，则有：则有：4mv03mv1mv2，则：，则：83v1v2变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接1火箭火箭现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得反作用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力向前推进的飞行器2火箭的工作原理：动量守恒定律火箭的工作原理：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，反的动量，

13、因连续的反冲现象，随着推进剂的消耗， 栏目链接栏目链接2 火箭火箭 栏目链接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，主要决定于火箭飞行能达到的最大飞行速度，主要决定于两个因素两个因素 (1)喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2.5 km/s，提高到，提高到34 km/s需很高的技术水平需很高的技术水平 (2)质量比质量比(火箭开始飞行的质量与火箭除燃料外的箭火箭开始飞行的质量与火箭除燃料