1.6 反冲现象 火箭 课件-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第一章 动量守恒定律 第六节 反冲现象 火箭 课堂引入 思考与讨论 2022年10月31日，长征五号B运载火箭于中国文昌航天发射场将中国空间站梦天实验舱发射升空。 火箭升空是什么原理？ 空间站转换飞行姿态又是怎样做到的呢？ 它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快地运动。章鱼能够调整自己的喷水口的方向，这样可以使身体向任意方向前进。 你认为宇航员和章鱼运动时应用了什么物理原理吗？ 思考与讨论 1.定义：当一个物体向某一方向射出(或抛出)它的一部分时，这个物体的剩余部分向相反方向运动的现象． 2.特点： ①物体间相互作用突然发生，时间短，作用强。 ②系统所受外力一般不为零，但远远小于内力。 3. 原 理： 遵循动量守恒定律 一、反冲现象 ③两部分运动方向相反。 其他形式的能转化为动能，机械能增加 灌溉喷水器是利用反冲原理设计的一种自动灌溉装置，转动方向与水的喷射方向相反,水的前进导致管的后退，弯管就旋转起来。 ①灌溉喷水 一、反冲现象 4. 反冲的应用： 一、反冲现象 ②水上滑行 ③ 喷气飞机 一、反冲现象 2011年我自行设计制造第一架隐身战斗机--歼-20 喷气式飞机通过连续不断地向后喷射高速燃气，可以得到超过音速的飞行速度。 1965年我自行设计制造第一架超音速喷气式强击机--强-5 一、反冲现象 射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，这就会影响射击准确性等。所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。 5. 反冲的防止与危害： 【例题】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vˊ是多大？ 【解析】机枪和子弹这一系统动量守 恒，取子弹的速度方向为正方向，由 动量守恒定律得：0=mv -Mvˊ vˊ = ( m / M ) v =[(0.02÷8) x 1000]m/s =2.5m/s 一、反冲现象 我国早在宋代就发明了火箭，在箭杆上捆一个前端封闭的火药筒，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。 新知探究 二、火箭 1.古代火箭 新知探究 二、火箭 明代火箭 火力打击范围较大的火箭车，多车联排，曰“神火万全铁围营式”，是为最早的实施覆盖打击火力的火器，根据药筒尺寸和装药量的不同射程约150米至500米不等 新知探究 二、现代火箭 1.定义：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,是反冲现象的典型应用之一。 2.现代火箭的主要用途 利用火箭作为运载工具,例如发射探测仪器、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船。 新知探究 二、火箭 3.火箭的工作原理 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。 新知探究 二、现代火箭 4.用多级火箭发射卫星 多级火箭是由单级火箭构成，发射时先点燃第一级火箭，燃料用完后，空壳自动脱落，然后下一级火箭脱落，多级火箭及时把外壳脱落，使火箭的总质量减少，因而达到更高的速度但并非火箭级数越多就越好，级数越多结构越复杂，技术要求越高，工作可靠性越差，目前多级火箭一般是三级火箭。 M-m V0 V=？ m 【例题】火箭发射前的总质量为M，燃料全部燃烧完后的质量为m，火箭燃气的对地喷射速度为V0，燃料燃尽后火箭的速度V为多大？ 【解析】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， 由动量守恒得： 0= mV -（M-m)V0 新知探究 二、火箭 问题情景：静止在水面上的小船长为L，质量为M，在船的最右端站有一质量为m的人，不计水的阻力，当人从最右端走到最左端的过程中，小船移动的距离是多大？ X2 X1 三、人船模型 三、人船模型 如图所示，长为L、质量为M的小船停在静水中，质量为m的人从静止开始从船头走到船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各为多少？ x1 x2 根据动量守恒定律： 1.画出人、船位移草图； 2.运动情况：人走船行、人停船停；人加速船加速、人减速船减速。 3.原理：动量守恒定律 4.人船速度关系：0=mv1-MV2.则v1/v2=M/m, 任意时刻速度与质量成反比。 5.人船位移关系：位移与质量成反比 v1 v2 x1 x2 L M m 人船模型解题思路 【拓展应用】载人气球原静止在高度为H的高空，气球的质量为M，人的质量为m，现人要沿气球上的软绳梯滑至地面，则绳梯至少要多长？ H S H 【分析】由系统动量守恒： mv1＝Mv2 则 mH＝Ms， 且 s＋H＝L L＝(1＋m/M)H 三、人船模型 Lavf57.62.100 $$