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§16-5反冲运动---火箭课件sk


实 验:
把气球吹满气,猛一松手,会出现什 么情形呢?

§5.6 反冲运动

火箭

一、反冲运动:

1、反冲
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,这种运动叫做反冲运动。

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

3. 物理原理: 遵循动量守恒定律
作用前:P = 0 作用后: P' = mv + MV 则根据动量守恒定律有: P' = P 即 mv+MV=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

二、实际生活中的反冲运动
1.反击式水轮机(应用)

反击式水轮机是大型水力发电站应用最广泛的水 轮机。我国早在70年代就能生产转轮直径5.5米, 质量110吨,最大功率达30万千瓦的反击式水轮 机。

止退犁

2.中国新型自行榴弹炮 ? 火炮被称为“战争之神”。自行火炮起源于第二次世 界大战的“法西斯德国”,当时德国陆军将一种淘汰的 坦克底盘装上大口径榴弹炮装备炮兵,当时它的名称是 :突击炮。

1。同学们是不是在电影里看到,火炮在发射时炮 管一缩一伸的运动?有的人称之为:缩头炮。为 什么炮管要做这样的运动呢? 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, 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, 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。这样火炮 既解决了寿命问题又兼顾了连发精度问题,做到 了合理设计。

3.武器中的反冲运动
应用

巨浪2 东风15

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, 可以得到超过音速的飞行速度。

美国:F16

美国:隐形“117”

中国M9半自动狙击步枪

三·火箭(应
用) 明(公元1368-1644 年)。长108厘米。 在箭支前端缚火药筒, 利用火药向后喷发产 生的反作用力把箭发 射出去。这是世界上 最早的喷射火器。

古代的火箭

现代的火箭

现代火箭

运载物 第三级
第二级 第一级

中国著名的四大卫星发射基地:位于甘肃 的酒泉卫星发射中心,创建于1958年;位 于四川西昌卫星发射中心,始建于1970年; 位于山西的太原卫星发射中心,始建于 1967年;位于海南的文昌卫星发射中心, 始建于2009年。

西昌卫星发射中心

Q:火箭飞行的最大速度是由什么因素决定的? 设火箭发射前的总质量是M,燃料燃尽后的质量 为m,火箭燃气的喷射速度为v,燃料燃尽后火箭 的飞行速度为v′.
答案 在火箭发射过程中,由于内力远大于外力,所以 动量守恒.取火箭的速度方向为正方向,发射前火箭的 总动量为0,则由动量守恒定律得mv'-(M-m)v=0
所以

M ?m ?M ? v' ? v ? ? ? 1?v m ?m ?

M ?m ?M ? v' ? v ? ? ? 1? v m ?m ?
1。 燃气喷射的速度v 要提高喷气速度,就要使用高质量的燃料, 目 前常用的液体燃料是液氢,用液氧做氧化剂。 2。 火箭的质量比M/m(即火箭开始飞行时的 质量与燃料燃尽时的质量之比)。 注:目前的技术条件下,火箭的质量比在6-10 左右,

Q:为什么多级火箭在发射过程中要将空壳抛掉? 试从理论上加以说明。 火箭在飞行过程中抛掉空壳后,可以使m变 得更小,从而使得质量比增大,进而提高火箭 最终所能获得的速度。

四、“人船”模型
如图所示,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?

解析 所以有

设任一时刻人与船速度大小分别为 v1、 v2 , 作用前都

静止.因整个过程中动量守恒,

mv1=Mv2

而整个过程中的平均速度大小为 v1 、 v2 , 则有 m v1 =M v2 ,称为平均动量守恒.

两边乘以时间 t 有 m v1 t=M v2 t,即

mx1=Mx2.
且 x1+x2=L, M m 可求出 x1= L;x2= L. m+M m+M

人船模型的特点
1.两物体满足动量守恒定律:m1 v1 -m2 v2 =0. 2.运动特点:人动船 动 ,人静船 静 ,人快船快,人慢船慢, 人左船 右 ;人船位移比等于它们质量的 反比 ;人船平 v1 M x 1 均速度(瞬时速度)比等于它们质量的 反比 ,即 = = . x2 v2 m 3.应用此关系时要注意一个问题:即公式中 v、 v 和 x 一般都 是相对 地 而言的.

例3:
传送带以V0=2m/s 的速度把质量m=20kg 的行李包送到原来静止的光滑轨道的小车 上,其质量为M=30kg,包与车间的动摩 擦因数为 ? =0.4 ,则包从滑上车到最远 处所经历 的时间为多少?

0.3

例4 :
v

? 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 速度v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?

m v M ?m


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