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

why ? 把气球吹满气，猛一松手，会出现什么情形呢？ 以上三个实验在讲课的时候都可以用真实的实验来做，并且最好做真实的实验 1.6 反冲现象 火箭 2 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，这个现象叫作反冲。 要点：（1）内力作用下 （2）一个物体分为两个部分 （3）两部分运动方向相反 3 2. 原 理： 遵循动量守恒定律 作用前：P = 0 作用后: P' = m v +M v' 则根据动量守恒定律有： P' = P 即 m v +M v' = 0 故有：v' = -( m / M ) v 负号就表示作用后的两部分运动方向相反 4 生活中的反冲现象 5 例1： 机关枪重8Kg，射出的子弹质量为20g，若子弹的出口速度1000m/s，则机枪的后退速度是多少？ 分析：在水平方向火药的爆炸力远大于此瞬间机枪受的外力（枪手的托力），故可认为在水平方向系统动量守恒：即子弹向前的动量等于机枪向后的动量，总动量保持“零”值不变。 6 练一练： 机关枪重8Kg，射出的子弹质量为20g，若子弹的出口速度为1000m/s，则机枪的后退速度是多少？ 解：机枪和子弹这一系统动量守恒，令子弹的速度方向为正方向，由动量守恒定律得：0=m v +M v' v' = -( m / M ) v =-2.5m/s 7 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，他与飞船总保持相对静止状态。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 （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？ 8 二、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。 9 现代火箭：应用其尾部喷射出高速气流的反冲作用进行飞行的。 10 例2：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？ M-m V0 正方向 V=？ m 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0； 发射后的总动量为 mV +（M-m) (-V0) 由动量守恒得：0= mV -（M-m)V0 11 结论： 决定火箭最大飞行速度的因素： 喷气速度 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。 12 反冲应用——火箭 通过式子： 可以看出，火箭所获得的速度与哪些因素有关呢？ （1）喷气速度v：v越大，火箭获得的速度越大。现代火箭的喷气速度在2000~4000m/s之间. （2） M/m：比值越大，火箭获得的速度越大。M/m指的是火箭起飞时的质量与火箭除去燃料外的壳体质量之比，叫做火箭的质量比，这个参数一般在6~10. 视频 二、平均动量守恒(人船模型) 长为L的船静止在平静的水面上，立于船头的人的质量为m，船的质量为M，不计水的阻力，人从船头走到船尾的过程中，问船对地面的位移为多大？ 例3：载人的气球原来静止在离地面高为h的空中，气球质量为M，质量为m的人要沿气球上的绳梯安全着地，如图所示，则绳梯长度至少为多长？ 解： 以人和气球为系统，在人沿绳梯着地的过程中动量守恒，即： （s为气球上升位移） 解得： 所以绳的总长为： 变式3：如图， B为光滑斜面，质量为M，倾角θ，斜面长为S，一个物体A，质量为m，由斜面顶端自由下滑，求当A物体滑到斜面底端时，斜面移动的距离x= 。（设水平面光滑） 解析： 物体A和斜面B系统在水平方向动量守恒，则有： 解得： x scosθ-x 例3：在沙堆上有一木块，M=5Kg,木块上放一爆竹，质量为m=0.10Kg,点燃后木块陷入沙中5cm,若沙对木块运动的阻力恒为58N，不计火药质量和空气阻力，求爆竹上升的最大高度？ h=20m $