内容正文:
第6节 反冲现象 火箭
第一章 动量守恒定律
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如果 一个静止的物体在内力的作用下分为两部分, 一部分向某个方向运动,另一部分必然向相反的方向运动。这种现象叫做反冲。
1、定义
一 反冲
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日常生活中的反冲现象
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(2)两部分的运动方向相反
2、反冲现象的特点
动量守恒定律
(1)物体在内力作用下一个物体分为两部分
3、反冲现象遵循的规律
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反冲现象的防止
开枪
开枪
抵肩 趴下
枪托
抵肩 趴下
枪托
开炮
榴弹炮
榴弹炮
装在履带式车上
止退犁
止退犁
装在履带式车上
装在履带式车上
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1.(反冲现象的计算)步枪的质量为4.1 kg,子弹的质量为9.6 g,子弹从枪口飞出时的速度为855 m/s,步枪的反冲速度约为( )
A.2 m/s B.1 m/s C.3 m/s D.4 m/s
牛刀小试
A
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反冲现象的利用
节日烟花
灌溉喷头
水母
火箭
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2.(反冲现象的认识)下列不属于反冲运动的是( )
A.喷气式飞机的运动 B.直升机的运动
C.火箭的运动 D.章鱼的运动
牛刀小试
B
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——古代火箭
万户飞天是一个典故,讲述的是一个中国明朝的叫万户(称谓,原名为陶成道)的一个官员,他为了实现自己的航天梦想,坐在绑上了47支火箭的椅子上,手里拿着风筝,飞向天空;但是火箭爆炸了,万户也为此献出了生命。人们称他为"世界航天第一人"。
为纪念万户,国际天文学联合会将月球上的一座环形山以这位古代的中国人命名。
现代火箭
二、火 箭
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.
1、火箭的主要用途:
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2、火箭的工作原理
火箭是利用燃气喷发时的反冲现象,遵循动量守恒定律。
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设喷出燃气后火箭增加的速度为
火箭的速度方向为正方向
发射前的总动量为
发射后的总动量为
由动量守恒得:
Δm
u
0
mΔV +Δmu
0= mΔV+Δmu
m
在火箭向后喷气的极短时间内,
内力>>外力,可近似认为动量守恒,
模型分析:
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问题:卫星发射最小速度为7.9km/s,为如何能提升火箭的发射速度,解决卫星发射问题?
1、现代的火箭喷气速度通常在2000-5000m/s
解决办法:
为了解决这个问题,人们想到了利用多级火箭
2.增加质量比 :
一般小于10,否则火箭的强度会有问题
多级火箭发射时,较大的第一级火箭燃烧结束后,便自动脱落,接着第二级、第三级依次工作,燃烧结束后自动脱落,这样可以不断地减小火箭壳体的质量,减轻负担.目前多级火箭一般都是三级火箭,因为三级火箭能达到目前发射人造卫星的需求.而且级数越多,结构越复杂,并难以控制。
3、(多选)采取下列哪些措施有利于增加喷气
式飞机的飞行速度( )
A. 使喷出的气体速度增大
B. 使喷出的气体温度更高
C. 使喷出的气体质量更大
D. 使喷出的气体密度更小
AC
牛刀小试
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如图,长为l ,质量为M的船停在静水中,一个质量为m的人(可视为质点)从静止开始从船头走向船尾,不计水的阻力,求船和人相对地面的位移各是多少?
v1
v2
x1
x2
①人动船动,人静船静,人快船快,人慢船慢,人左船右;
②速度比等于质量的反比,
位移比等于质量的反比;
三、人船模型
例1: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?
典例探究
例2、如图所示,物体A和B质量分别为m1和m2,其图示直角边长分别为a和b.设B与水平地面无摩擦,当A由顶端O从静止开始滑到B的底端时,B的水平位移是多少?
解:对A、B 系统,规定向右为正.
即:m2xB-m1xA=0
解得:
xA + xB=b-a
如图所示,在光滑水平面上有一小车,小车上固定一竖直杆,总质量为M,杆顶系一长为 l 的轻绳,绳另一端系一质量为m的小球,绳被水平拉直处于静止状态,小球处于最右端。将小球由静止释放,重力加速度为g,求小球摆到最低点时小车向右移动的距离。
例3
解:对球和车系统,规定向左为正:
即:ms1=Ms2
s1+s2=l
解得:
水平方向动量守恒
mv1 -Mv2=0
例4、平板车停在水平光滑的轨道上,平板车上有一人从固定在车上的货箱边沿水平方向顺着轨道方向跳出,落在平板车地板上的A点,距货箱水平距离为l=4 m,如图所示.人的质量为m,车连同货箱的质量为M=4m,货箱高度为h=1.25 m.求车在人跳出后到落到地板前的反冲速度为多大(g取10 m/s2).
反冲现象
1.定义:静止或运动的物体分离出一部分物体 ,使另一部分向相反方向运动的现象叫反冲现象。
2.反冲现象中一般遵循动量守恒定律
3.
应用:反击式水轮机、喷气式飞机 、火箭等
防止:限制物体的运动
火箭
1.飞行的原理---利用反冲现象
2.决定火箭最终飞行速度的因素
喷气速度
质量比
人船模型
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解析:
由动量守恒定律得:0=Mv球-mv人
即
,0=MH-mh
又有L=h+H,
联立以上各式得:L=eq \f(M+m,M)h.
解:对人、车和货箱系统:水平方向动量守恒,取向右为正方向。
mv1-Mv2=0,
解得v2=eq \f(1,4)v1.
人跳离货箱后做平抛运动:
t= eq \r(\f(2h,g))= eq \r(\f(2×1.25,10))s=0.5 s.
x1=v1t,x2=v2t,x1+x2=l
即v1t+v2t=l,
则v2=eq \f(l,5t)=eq \f(4,5×0.5) m/s=1.6 m/s.
$