反冲现象+火箭+高二上学期物理人教版（2019）选择性必修1

反冲现象火箭2022年10月31日，长征五号B运载火箭于中国文昌航天发射场将中国空间站梦天实验舱发射升空。火箭升空是什么原理？空间站转换飞行姿态又是怎样做到的呢？1.定义根据动量守恒定律可知,原来静止的系统在内力的作用下分裂为两个部分,当其中一部分向某个方向运动时,另一部分向相反方向运动，这就叫做反冲运动。一、反冲(3)若反冲运动前系统是静止的，则根据动量守恒定律有：特点：(1)反冲运动是系统内力作用的结果，即系统相互作用的物体之间的作用力与反作用力产生的效果。(2)反冲运动中系统所受外力一般不为零，但如果满足

F内>>F外，可以认为系统动量守恒。Mv1-mv2=0注：若已知条件是物体间相对速度，应将相对速度转化为相对统一参考系的速度（一般取地面做参考系）生活中的反冲运动你知道章鱼、乌贼怎样游泳的吗？它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快地运动。它们游泳时应用了什么物理原理？应用了反冲运动原理。生活中的反冲运动枪械、火炮发射时会产生巨大的后坐力，影响连续发射的精确度，因此用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减小反冲作用。1965年我自行设计制造第一架超音速喷气式强击机--强-5喷气式飞机通过连续不断地向后喷射高速燃气，可以得到超过音速的飞行速度。2011年我自行设计制造第一架隐身战斗机--歼-20我国早在宋代就发明了火箭，如图所示。箭杆上捆一个前端封闭的火药筒，点燃后生成的燃气以很大速度向后喷出，箭杆由于反冲而向前运动。二、火箭世界上最早的喷射火箭火力打击范围较大的火箭车，多车联排，曰“神火万全铁围营式”，是为最早的实施覆盖打击火力的火器，根据药筒尺寸和装药量的不同射程约150米至500米不等明代火箭世界上最早的反舰导弹——火龙出水最早的二级火箭雏形在露梁海战中，明水师运用火龙出水重创日军舰队。航天是中国人古已有之的梦想，只是苦于没有交通工具，数百年间这个梦想一直停靠在无数人的心里无法出海。明朝时，情况大为改变，当时国内的兵器工业取得了重大进步，尤其是“火箭”技术的提高，使一个名叫万户的人最终将这个千百年的梦想付诸行动，成为世界航天史上的第一人。点火！火箭喷出一股股火幅，“飞龙”火箭把万户推向半空，正当地面观看的人群欢呼的时候，第二排火箭自行点燃了，一声巨响，万户连同“飞天椅”一起坠落在万家山……万户就这样走了，他牺牲在自己梦想的征途中。为了纪念这位伟大的人类航天先行者，在上世纪70年代的一次国际天文联合会上，众人将月球上一座环形山命名为“万户”，将万户的名字永远写在了他梦想触及的地方，以纪念“第一个试图利用火箭作飞行的人”。1.定义：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,是反冲运动的典型应用之一。2.现代火箭的主要用途利用火箭作为运载工具,例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船。现代火箭思考与讨论

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，他与飞船总是保持相对静止的状态。这个人手中拿着一个质量为∆m的小物体，现在他以相对与飞船为u的速度把小物体抛出。(1)小物体的动量变化了多少？(2)人的动量变化量是多少？(3)人的速度改变量是多少？解：以飞船为参考系，小物体和人的初速度均为0(1)小物体的动量变化∆p1=∆m·u(3)∆p2=-∆p1(2)人的动量变化量∆p2=m∆v系统动量守恒3.火箭的工作原理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，因而发生连续的反冲现象随着推进剂的消耗，火箭的质量逐渐减小，加速度不断增大，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。设火箭发射前的总质量是M，燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速率为v.求燃料燃尽后火箭的飞行速度为v′．火箭飞行最大速度由什么因素决定？解：在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以动量守恒。取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总动量为0，发后的总动量为4.最大飞行速度的决定因素：(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(火箭开始飞行时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比):现代火箭能达到的质量比不超过10。说明：喷气速度越大,质量比越大,火箭最终速度就越大。火箭向前飞行所能达到的最大速度,一般来说就是燃料燃尽时火箭的速度。要发射人造卫星，这样的火箭速度还不够，如何解决卫星发射问题？5.用多级火箭发射卫星获得所需速度

多级火箭是由单级火箭构成，发射时先点燃第一级火箭，燃料用完后，空壳自动脱落，然后下一级火箭脱落，多级火箭及时把外壳脱落，使火箭的总质量减少，因而达到更高的速度。但并非火箭级数越多就越好，级数越多结构越复杂，技术要求越高，工作可靠性越差，目前多级火箭一般是三级火箭。如图所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各为多少？人船模型x1x2人船模型应用载人气球