14-06反冲现象、火箭-2023-2024学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第一册）

水上飞人 06.反冲现象、火箭 一.反冲现象 1. 定义：一个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，剩余部分向相反的方向运动。这个现象叫做反冲。 讨论：火箭是不是反冲？直升飞机是不是反冲？ 问题：反冲现象遵循什么原理？ 2.原理：动量守恒 注意： ①两部分速度方向相反 ②质量比与速度比成反比 ③速度为对地速度 讨论： 你在生活中、影视中、网络中、老人的口中看到听到过哪些反冲现象？ 3.应用和防止 灌溉喷水器：当水从弯管的喷嘴喷出时，弯管因反冲而自动旋转 反击式水轮机：当水从转轮的叶片中流出时，转轴由于反冲而旋转带动发电机发电 喷气式飞机和火箭：靠尾部喷出气流的反冲作用获得很大的速度 3.应用和防止 步枪射击：要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响 火炮射击：火炮在打出炮弹的同时炮身会倒退，为了射中目标就需要让火炮回到原来的位置或重新瞄准，这样就浪费了宝贵的时间。现代的火炮都安装上使火炮发射后自动迅速复位的装置或阻退装置 一些常见现象 二.火箭 1.古代火箭：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。 二.火箭 2.现代火箭：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推进的飞行器，是实现卫星上天和航天飞行的运载工具，故又称运载火箭。 二.火箭 3.现代火箭工作原理： 设火箭飞行时在极短的时间∆t内喷射燃气的质量是∆m，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是u，喷出燃气后火箭的质量是m。我们就可以计算火箭在这样一次喷气后增加的速度∆v。 问题：火箭增加的速度∆v与什么有关？ ①燃气的速度u，一般在2000m/s~5000m/s之间 ②喷出物质的质量与火箭本身质量之比，燃料最多占火箭总重的90%，否则火箭的强度会出现问题 例1.火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出的气体相对地面的速度为v=1000m/s，设火箭初始质量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1s末的速度是多大？ 也可以把20次气体当作一次性喷出来处理。 二.火箭 4.科学漫步：三级运载火箭 现代火箭发动机的喷气速度通常在2000～5000m/s，近期内难以大幅度提高。因此，若要提高火箭的速度，需要在减轻火箭本身质量上下功夫。火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比叫作火箭的质量比。这个参数一般小于10，否则火箭结构的强度就有问题。但是，这样的火箭还是达不到发射人造地球卫星的7.9km/s的速度。 为了解决这个问题，科学家提出了多级火箭的概念。把火箭一级一级地接在一起，第一级燃料用完之后就把箭体抛弃，减轻负担，然后第二级开始工作，这样一级一级地连起来，理论上火箭的速度可以提得很高。但是实际应用中一般不会超过四级，因为级数太多时，连接机构和控制机构的质量会增加很多，工作的可靠性也会降低。 我国自1956年建立了专门的航天研究机构到现在，火箭技术有了长足的发展。截至2017年底，已经完成近300次各种卫星的发射任务，成功地实现了载人航天飞行，并在国际航天市场占有一席之地。我国的火箭技术已经跨入了世界先进行列。 反冲实例 例2.下列运动属于反冲运动的是（ ） A.直升飞机向上起飞 B.发射炮弹后炮身后退 C.喷气式飞机喷气飞行 D.火箭的发射 例3.运送人造卫星的火箭开始工作后，火箭做加速运动的原因是（ ） A．火箭发动机将燃料燃烧产生的气体向后推出， 气体给火箭的反作用力推动火箭 B．燃料燃烧推动空气，空气反作用力推动火箭 C．火箭吸入空气，然后向后排出，空气对火箭 的反作用力推动火箭 D．火箭燃料燃烧发热，加热周围空气，空气膨 胀推动火箭 BCD A 例4.假设一个人静止于完全光滑的水平冰面上，现欲离开冰面，下列方法中可行的是( ) A．向后踢腿 B．手臂向后甩 C．在冰面上滚动 D．脱下外衣水平抛出 例5.如图所示，船静止在平静的水面上， 船前舱有一抽水机，抽水机把前舱的水 均匀的抽往后舱，不计水的阻力，下列 说法中正确的是(　　) A．若前后舱是分开的，则前舱将向后加速运动 B．若前后舱是分开的，则前舱将向前加速运动 C．若前后舱不分开，则船将向后加速运动 D．若前后舱不分开，则船将向前加速运动 D B 例6.一个士兵坐在皮划艇上,他连同装备和皮划艇的总质量共120kg,这个士兵用自动步枪在2s时间内沿水平方向连续射出10发子弹,每发子弹的质量是10g，子弹离开枪口时相对地面的速度是800m/s.射击前皮划艇是静止的. （1）连续射击后皮划艇的速度是多大? （2）连续射击时枪所受到的平均反冲作用是多大?