16.5 反冲与火箭 课件 -2022-2023学年高二下学期物理人教版选修3-5

反冲运动与火箭 2052010305 程芷玥 1 反冲运动 1 反冲运动 01 思考：想象一下，当我们吹鼓一个球，然后松手，会发生什么。 现象：释放气球后，气球内的气体向后喷出，气球向前飞去。 分析：给气球内吹足气，捏紧气孔，此时气球和其中的气体作为一个整体处于静止状态。松开出气口时，气球中的气体向后喷出，气体具有能量，此时气体和气体之间产生相互作用，气体就向前冲出。 反冲运动 01 反冲运动的概念 01 概念：一静止的系统，在内力作用下，其中一部分物体向某一方面运动时，另一部分物体必然向相反方向运动，这种现象叫反冲运动。 由于只有内力作用，显然，反冲运动过程中，系统的动量是守恒的，可以说反冲运动是动量守恒定律的一类重要模型实例。 反冲运动 01 1.反冲运动物体间相互作用发生突然，时间短，作用强（指内力） 2. 一般满足都满足内力远大于外力 1.原来是一个静止的物体 2.分裂成两部分 3.两部分运动方向相反 4.两部分间存在相互作用力 被分离的一部分可以是气体，液体，也可以是被弹出的固体 要点 特点 解释为什么会出现反冲作用 提示：分别从力/能量/动量角度 1.反冲运动的本质是牛顿第三定律的必然结果 2.反冲运动中常有其他形式的能转变为机械能，系统总动能增加（主要体现于机械能增加） 3.反冲运动中系统动量守恒 01 解释为什么会出现反冲作用 提示：分别从力/能量/动量角度 反冲现象的应用及防止 反冲现象的应用及防止 (1)应用：农田、园林的喷灌装置是利用反冲使水从喷口喷出时，一边喷水一边旋转.(2)防止：用枪射击时，由于枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响. 01 火箭 2 火箭 02 1.火箭：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的推进飞行器2.工作原理：动量守恒定律 火箭的发射原理为：火箭向后喷射氢气，氢气的热值非常高，在高压以液态形式储存在火箭底部，通过燃烧它将产生大量的高温气体，通过不断喷射使火箭获得一个非常高的速度。火箭要发射卫星的速度非常快，至少要达到第一宇宙速度，这就导致它需要的推力非常大，这个推力远大于重力，即内力远大于重力，所以它可以近似视为能量守恒。 火箭 02 思考与讨论 01 设法计算：火箭在极短时间Δt内这样一次喷气后增加的速度Δv 例：如果火箭极短时间内喷射燃气质量为Δm，喷出时相对喷气前火箭的速度是u，喷出燃气后火箭的质量为m。以喷气前火箭为参考系，设喷气后火箭速度增量为Δv。 题干解析：(1) 动量守恒：火箭虽受重力作用，但火箭要达到第一宇宙速度所需推力非常大，远大于自身重力，可以忽略外力的作用。(2) 选择参照物：题干中描述的速度“相对于喷漆前火箭”，可选择飞行的火箭看作参照物，这是火箭可视为静止的。(3) 过程：一分为二（火箭和燃气）(4) 结果：反冲运动，符合动量守恒定律 思考与讨论 01 设法计算：火箭在极短时间Δt内这样一次喷气后增加的速度Δv 例：如果火箭极短时间内喷射燃气质量为Δm，喷出时相对喷气前火箭的速度是u，喷出燃气后火箭的质量为m。以喷气前火箭为参考系，设喷气后火箭速度增量为Δv。 观察该结果，想让Δv更大（火箭飞行速度的增加量），有两个方法：（1）减小燃料质量：多级火箭，燃气瓶空了就丢掉，减小负荷。（2）增大喷气速度u：采用氢能源，同质量下氢能源会放出更多能量，产生更大燃气速度。 影响火箭获得速度大小的因素 02 （1）质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比。（2）喷气速度：喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大。 影响火箭获得速度大小的因素 总结 3 总结 03 1.反冲运动（1）反冲运动物体间相互作用发生突然，时间短，作用强（指内力）（2）一般满足都满足内力远大于外力，动量守恒 2.火箭（1）工作原理：动量守恒定律（2）影响火箭获得速度大小的因素质量比：指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比。质量比越大，燃料质量越小，火箭获得的速度越大。喷气速度：喷气速度越大，质量比越大，火箭获得的速度越大。 谢谢大家 17 $