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高中物理选修3-5 §16-5反冲运动 火箭课件LI


实 验:
把气球吹满气,猛一松手, 把气球吹满气,猛一松手,会出现什 么情形呢? 么情形呢?

§5.6 反冲运动

火箭

一、反冲运动
1. 定义: 定义: 一个物体在内力的作用下分裂为 两个部分, 两个部分,一部分向某一方向运动 另一部分必然向相反的方向运动。 另一部分必然向相反的方向运动。 这个现象叫做反冲

2. 要 点:
a. 内力作用下 b. 一个物体分为两个部分

c.两部分运动方向相反 两部分运动方向相反

3. 物理原 理: 遵循动量守恒定律 物理原
作用前: 作用前:P = 0 作用后: 作用后 P' = m v + M V 则根据动量守恒定律有: 则根据动量守恒定律有: P' = P 故有: 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

反击式水轮机的模型

反击式水轮机的转轮

反击式水轮机的蜗壳

他是如何利用反冲运动发 电的呢? 电的呢?

反击式水轮机是 大型水力发电站 应用最广泛的水 轮机。 轮机。它是靠水 流的反冲作用旋 转的。 转的。我国早在 70年代就能生产 年代就能生产 转轮直径5.5米 转轮直径 米, 质量110吨 质量 吨,最 大功率达30万千 大功率达 万千 瓦的反击式水轮 机。

火箭模型

明(公元1368-1644年)。 公元 - 年 厘米。 长108厘米。在箭支前端缚火药 厘米 筒,利用火药向后喷发产生的反 作用力把箭发射出去。 作用力把箭发射出去。这是世界 上最早的喷射火器。 上最早的喷射火器。

影响火箭飞行速度的主要因素是什么呢? 影响火箭飞行速度的主要因素是什么呢?

1。 燃气喷射的速度 。 燃气喷射的速度 如何提高火箭燃气的喷射速度? 如何提高火箭燃气的喷射速度?
答:要提高喷气速度,就要使用高 要提高喷气速度, 质量的燃料, 质量的燃料, 目前常用的液体燃料 是液氢,用液氧做氧化剂。 是液氢,用液氧做氧化剂。 2。 火箭的质量比(即火箭 开始飞行时的质量 。 火箭的质量比( 与燃料燃尽时的质量之比)。 与燃料燃尽时的质量之比)。 注:目前的技术条件下,火 目前的技术条件下, 箭的质量比在6-10 左右, 左右, 箭的质量比在

火箭结构 主要由壳体和燃料两大部 分组成.火箭燃料燃烧时, 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, 大的动量,根据动量守恒 定律, 定律,火箭获得等大反向 的动量, 的动量,因而发生连续的 反冲现象, 反冲现象,随着推进剂的 消耗, 消耗,火箭的质量逐渐减 加速度不断增大, 小,加速度不断增大,当 推进剂燃尽时, 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. 间轨道飞行.

运载火箭一般采用液体推进剂,第一、 运载火箭一般采用液体推进剂,第一、二级多用 一般采用液体推进剂 液氧、煤油或四氧化二氮、偏二甲肼。 液氧、煤油或四氧化二氮、偏二甲肼。末级用液 液氢高能推进,称为低温液体火箭 低温液体火箭, 氧、液氢高能推进,称为低温液体火箭,技术比 较复杂,目前只有美国、俄斯、法国、 较复杂,目前只有美国、俄斯、法国、中国和日 本等少数几个国家掌握低温液体火箭技术 目前拥有运载火箭的国家有俄罗斯、美国、法国、 目前拥有运载火箭的国家有俄罗斯、美国、法国、 英国、中国、日本、印度和以色列。 英国、中国、日本、印度和以色列。当今世界上 最大的运载火箭是俄罗斯的“能源” 它长60 最大的运载火箭是俄罗斯的“能源”号,它长 底部最大直径20米 多吨, 米,底部最大直径 米,重3000多吨,能将 吨 多吨 能将120吨 的有效载荷送入近地轨道。 的有效载荷送入近地轨道。迄今为止运载火箭均 为一次使用的,成本高。一次发射, 为一次使用的,成本高。一次发射,少的几千万 美元,多的上亿美元。不能重复使用, 美元,多的上亿美元。不能重复使用,资源浪费 大。

中国新型自行榴弹炮

2, 他是 如何 利用 反冲 提高 命中 精度 的呢 ? 1,这门自行火炮的后面又增加了止退犁,看到了 这门自行火炮的后面又增加了止退犁, 他是起什么作用的呢? 吗?他是起什么作用的呢?

1。同学们是不是在电影里看到,火炮在发射 同学们是不是在电影里看到, 时炮管一缩一伸的运动?有的人称之为: 一缩一伸的运动 时炮管一缩一伸的运动?有的人称之为:缩头 为什么炮管要做这样的运动呢? 炮。为什么炮管要做这样的运动呢? 结果: 结果: 巨大的反冲作用就全靠炮身的材料硬 度抵消了,这样的结果是火炮的寿命大大减少, 度抵消了,这样的结果是火炮的寿命大大减少, 这显然是不合理的设计。 这显然是不合理的设计。 2.我们如何既避免反冲危害又能保证命中精度呢? 我们如何既避免反冲危害又能保证命中精度呢 我们如何既避免反冲危害又能保证命中精度呢? 我们要设计一种装置, 我们要设计一种装置,它可以先允许炮身 做反冲运动,并把这种运动能量储存为弹性势能, 做反冲运动,并把这种运动能量储存为弹性势能, 等反冲运动结束时, 等反冲运动结束时,再利用储存的那部分能量使 炮身复位,这就是火炮缓冲器的作用。 炮身复位,这就是火炮缓冲器的作用。这样火炮 既解决了寿命问题又兼顾了连发精度问题,做到 既解决了寿命问题又兼顾了连发精度问题, 了合理设计。 了合理设计。

法国幻影” 法国幻影”2000

喷气式飞机通过连续不断地向后喷射高速燃气, 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。 可以得到超过音速的飞行速度。

美国:F16

美国:隐形“117”

在沙堆上有一木块, 例1: : 在沙堆上有一木块,M=5K g,木块 木块 上放一爆竹,质量为m=0.10Kg,点燃后木块陷 上放一爆竹,质量为 点燃后木块陷 入沙中5 若沙对木块运动的阻力恒为58N, 入沙中 cm,若沙对木块运动的阻力恒为 若沙对木块运动的阻力恒为 , 不计火药质量和空气阻力, 不计火药质量和空气阻力,求爆竹上升的最大 高度? 高度?

1 2 Mgs ? fs = 0 ? Mv 2 Mv ? mv' = 0 v' h= 2g
2

h=1.7m

下图为一空间探测器示意图, , , , , 例2. 下图为一空间探测器示意图,1,2,3,4,是四个喷气 发动机, , ,的连线与空间空间固定坐标系的轴平行, , , 发动机,1,3,的连线与空间空间固定坐标系的轴平行,2,4,的 连线与轴平行,每台发动机开动时,都能向探测器提供推力, 连线与轴平行,每台发动机开动时,都能向探测器提供推力,但不 会使探测器转动,开始时,探测器以恒定的速率v向正 方向飞行, 向正x方向飞行 会使探测器转动,开始时,探测器以恒定的速率 向正 方向飞行, 要使探测器该为向正x偏负 °的方向以原来的速率 平动,则可 偏负y60°的方向以原来的速率v平动 平动, 要使探测器该为向正 偏负 ( ) A. B. C. D. 先开动1,适当时间,再开动 适当时间 先开动 适当时间,再开动4,适当时间 适当时间 先开动3,适当时间,再开动 适当时间 先开动 适当时间,再开动2,适当时间 适当时间 开动4,适当时间 开动 适当时间 先开动3,适当时间,再开动 适当时间 先开动 适当时间,再开动4,适当时间 适当时间 y 3 4 1 1

A
x 2

例3: 某人在一只静止于水面的小船 : 上练习射击, 上练习射击,船、人、枪、靶、子弹 的总质量为M,枪内有n颗子弹 颗子弹, 的总质量为 ,枪内有 颗子弹,每 颗子弹质量为m, 颗子弹质量为 ,枪口到靶的距离为 l,子弹射出时相对于地速度为 v, 在发 子弹射出时相对于地速度为 射后一颗子弹时,前一颗已陷入靶中, 射后一颗子弹时,前一颗已陷入靶中, 则在发射完 n颗子弹后小船后退的距 颗子弹后小船后退的距 离为多少? 离为多少?

例3:
传送带以V 的速度把质量m=20kg 传送带以 0=2m/s 的速度把质量 的行李包送到原来静止的光滑轨道的小车 其质量为M=30kg,包与车间的动摩 上,其质量为 , 擦因数为? =0.4 ,则包从滑上车到最远 的时间为多少? 处所经历 的时间为多少?

0.3

例4:

v

? 如图所示 , 质量为 的光滑滑块放置在 如图所示, 质量为M的光滑滑块放置在 光滑的水平面上, 另一质量m的物体以 光滑的水平面上 , 另一质量 的物体以 速度v向上滑去 向上滑去, 速度 向上滑去,物体刚好能到达最高点, 求物体到m达最高点的速度 达最高点的速度? 求物体到 达最高点的速度

m v M +m

解:(1)设空车出发后,车上堆积了n个沙袋 (1)设空车出发后,车上堆积了n 设空车出发后 反向,则第n个沙袋未扔前动量为:[ :[M 反向,则第n个沙袋未扔前动量为:[M+(n 1)m]Vn其中Vn为车过第 其中Vn为车过第n -1)m]Vn其中Vn为车过第n个人身边时的车 m2nVn>[ >[M (n-1)m] 速,依题意有 m2nVn>[M+(n-1)m]Vn 解得n>34/14=2.4 解得n 34/14= 因为n为整数,故取n 因为n为整数,故取n=3 (2)同理有:[M 3m+(n’-1)m'] 同理有:[ (2)同理有:[M+3m+(n’-1)m']Vn'≤m ′.2n′Vn ′ 解得n' 解得n'≥8 最后结果是车上有沙袋总数N 最后结果是车上有沙袋总数N=3+8= 11个 11个。

反 冲 运 动 反 冲 运 动

1.定义:静止或运动的物体分离出一部 定义: 分物体 ,使另一部分向相反方向运动的 现象叫反冲运动。 现象叫反冲运动。 2.反冲运动中一般遵循动量守恒定律 . 3 防止:射击时, . 防止:射击时,用肩顶住枪身 应用:反击式水轮机、 应用:反击式水轮机、喷气式飞机 、火箭等

1.飞行的原理---利用反冲运动 .飞行的原理---利用反冲运动 --火 箭 2.决定火箭最终飞行速度的因素 . 质量比 喷气速度


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