1.6 反冲现象火箭 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

人教版普通高中物理 选择性必修第一册 1.6 反冲现象 火箭 观看视频，并思考： 乌贼和水母是怎样游动的？ 乌贼和水母游动时体现了什么物理原理？ 1.定义：原来静止的物体，在内力的作用下，分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。这种现象叫作反冲。 新知讲解 一、反冲现象 2.特点 (1)不同部分在内力作用下向相反方向运动 (2)系统内力一般远远大于外力，系统动量守恒 (3)反冲运动中，内力做功，有其他形式的能转化为动能,所以系统的总动能增加 3.原理 (1)动量守恒：0=m1v1-m2v2 (2)讨论反冲运动应注意的两个问题： ①速度的反向性：以反冲前的系统为参考系,反冲后,被抛出部分与剩余部分的运动方向必然相反。 ②速度的同系性:一般都转换为对地速度。 4.反冲现象的应用和防止 反冲现象的应用 灌溉喷水器 水上飞人 水母游动 章鱼喷墨 火箭发射 反冲现象的防止 步枪枪身抵在肩窝，减少反冲影响 老旧火炮发射时需提前固定 炮弹飞出，炮身后退 火炮缓冲器，止退犁 1.下列所描述的事例或应用中，没有利用反冲原理的是（　　） A.喷灌装置的自动旋转 B.章鱼在水中前行和转向 C.运载火箭发射过程 D.码头边轮胎的保护作用 D 针对训练 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。现在他以相对于飞船为 u 的速度把小物体抛出（图1.6-4）。 (1)小物体的动量改变量是多少？ (2)人的动量改变量是多少？ (3)人的速度改变量是多少？ 思考与讨论 以喷气前的火箭为参考系。喷气前火箭的动量是0，喷气后火箭的动量是m∆v，燃气的动量是∆mu。根据动量守恒定律，喷气后火箭和燃气的总动量仍然为 0，所以 m∆v ＋∆mu ＝ 0 解出 ∆v ＝－u 上式表明，火箭喷出的燃气的速度u越大、火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比越大，火箭获得的速度∆v就越大。 我国早在宋代就发明了火箭，在箭支上扎个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后生成的燃气以很大的速度向后喷出，火箭由于反冲而向前运动。 火箭 模拟火箭发射 50年前 我国成功发射的第一颗人造卫星，只有“微小”的0.178吨 50年后，一代代中国运载火箭载着： 北斗、风云、高分、鹊桥、尖兵 实践、长空、烽火、海洋、神通 探测、前哨、资源、鑫诺、天链 中星、天拓、天绘、珞珈、云海 载着神舟、天舟、嫦娥、天宫一次次摆脱地心引力 奔向星辰大海 中国飞天50年 中国长征系列运载火箭 现代火箭结构 二、火箭 1.定义:现代火箭是指一种以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.工作原理: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,火箭获得大小相等、方向相反的动量,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,速度不断增大,当推进剂燃尽时,火箭便以获得的速度沿看预定的空间轨道飞行。 3.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需要很高的技术水平。 (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. 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就是燃料燃尽时火箭的速度。 1．假设将发射火箭看成如下模型：静止的实验火箭，总质量M＝2100g，当它以对地速度v0＝840m/s喷出质量Δm＝100g的高温气体后，火箭的速度为（喷出气体过程中重力和空气阻力可忽略，取v0的方向为正方向）（ 　　） B 针对训练 A．42m/s B．－42m/s C．40m/s D．－40m/s 2. 火箭喷气发动机每次喷出m=200 g的气体，喷出气体相对地面的速度为v=1 000 m/s，设火箭质量M=300 kg，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，求火箭1 s末的速度大小。 如图所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人由静止开始从船的一端走到船的另一端，不计水的阻力．求：人和船相对地的位移x1、x2。 解析：人和船系统动量守恒, Mv1=mv2 二者位移关系：x1+x2=L 任一时刻人和船的动量大小相等，所以二者平均动量相等。 三、人船模型 即 Mx2=mx1。 (2)模型特点 ①两物体满足动量守恒定律：mv人－Mv船＝0 x人＋x船＝L， (3)运动特点 ①人进船退，人快船快，人慢船慢，人停船停。 1.在静水上浮着一只长为L=3m、质量为m船=300k