反冲运动与火箭

1、第十六章 动量守恒定律 第五节 反冲运动 火箭,燃放的礼花,火箭,喷气式飞机,射击,以上几种不同的物体，它们的运动有什么特点？,1.一个物体分成两个部分 2.两个部分向相反方向运动 3.分裂过程的时间极短，作用力非常大,视频1 视频2 视频3,一、反冲运动,一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某一方向运功，另一部分必然向相反方向运动。,同学们想一想有哪些运动是反冲运动？,分析：发生反冲运动时间极短，作用力非常大， 两部分相互作用的内力会远远大于外力， 可以认为动量守恒 因此，反冲运动可用动量守恒处理,反冲是生活和生产实践中常见的一种现象，如何处理反冲运动的问题？,视频,例题：水平

2、方向射击的大炮，炮身重450kg，炮弹重5kg，炮弹射击的速度为450m/s，射击后炮身后退的速度为多大？,解：在发射过程中，内力远大于外力，系统动量守恒。设炮弹速度方向为正方向 发射前总动量为0； 发射后的总动量为：mV0-MV 由动量守恒得：0= mV0-MV,练习,步枪的质量为4kg，子弹的质量为0.008kg，子弹从枪口飞出时的速度为700ms，求步 枪的速度是多大？,反冲在许多场合是不利的，如大炮和子弹的射击,需要减少或防止反冲的影响； 但还有许多场合，恰好是利用了反冲，如火箭，礼花，喷气式飞机。 现在我们就来认识一下反冲的一个重要应用火箭,二、火箭,现代火箭是指一种靠 喷射高温高压

3、燃气获 得反作用力向前推进 的飞行器其主要用 途是：利用火箭作为 运载工具，例如发射 探测器、常规弹头、 人造卫星和宇宙飞船,火箭结构 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,例：火箭发射前的总质量为M，燃料全部燃烧完后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为V0，燃料燃尽后火箭的速度V为多少？,解：在火箭发射过程中，内力远大于外力，所以动量守恒 设火箭的速度方向为正方向 发射前的总动量为

4、0 发射后的总动量为（M-m)V0+mV 由动量守恒得：0= （M-m)V0+mV,问题：影响火箭飞行速度的因素是什么？,影响火箭飞行速度的因素主要有两个: 一是燃气喷射的速度 二是火箭的质量比，即：火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比,提示：发射人造卫星的最小速度是7.9Km/s,一火箭总质量为9t,内有燃料8t，发射时喷出的气体对地速度恒为900m/s，此火箭能达到的最大速度?能否用此火箭来发射人造卫星?(不考虑地球引力和空气阻力),问题：如何解决卫星发射问题？,喷气的速度 目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂，喷气速度在2000m/s到4000m/s 质量比 火箭的质量比在6-

5、10 左右， 要发射人造卫星，这样的火箭还不能达到所需的速度,为了解决这个问题，人们想到了利用多级火箭，结构如下页图所示,演示：神舟7号发射全程,助推器,一级火箭,二级火箭,整流罩,逃逸塔,长征二号 型运载火箭,F,例：火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出气体相对地的速度v=1000m/s，设火箭初质量M=300kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1秒末的速度是多大？,【解析】选火箭和1秒末喷出的气体为研究对象，设火箭1秒末速度为V，1秒内共喷出质量为20m的气体，选火箭前进方向为正方向，由动量守恒得(M 20m) V - 20mv = 0,V=13.6m/s,有一只长为L=3m，质量为M=120kg的小船停在静水中，一个质量为m=60kg的人立在船头，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？,船1米 人2米,总结,一、反冲运动 1、定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某一方向运功，另一