反沖運(yùn)動(dòng)火箭及習(xí)題課

1、第五節(jié)第五節(jié) 反沖運(yùn)動(dòng)反沖運(yùn)動(dòng) 火箭火箭燃放的禮花火箭噴氣式飛機(jī)射擊 以上幾種不同的物體，它們的運(yùn)動(dòng)以上幾種不同的物體，它們的運(yùn)動(dòng)有什么特點(diǎn)？有什么特點(diǎn)？1.一個(gè)物體分成兩個(gè)部分2.兩個(gè)部分向相反方向運(yùn)動(dòng)3.分裂過程的時(shí)間極短，作用力非常大一、反沖運(yùn)動(dòng)一、反沖運(yùn)動(dòng) 一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩部分，一部分向某一方向運(yùn)功，另一部分必然向相反方向運(yùn)動(dòng)。分析：發(fā)生反沖運(yùn)動(dòng)時(shí)間極短，作用力非常大， 兩部分相互作用的內(nèi)力會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力， 可以認(rèn)為動(dòng)量守恒 因此，反沖運(yùn)動(dòng)可用動(dòng)量守恒處理 反沖是生活和生產(chǎn)實(shí)踐中常見的一種現(xiàn)象，如何處理反沖運(yùn)動(dòng)的問題？例例1機(jī)關(guān)槍重機(jī)關(guān)槍重M=8kg，射出的子彈質(zhì)量

2、，射出的子彈質(zhì)量m=20克克，若子彈的出口速度若子彈的出口速度是是V0=1000m/s，則機(jī)槍的，則機(jī)槍的后退速后退速度度V是多少？是多少？smsmMmVv/5 . 2/8100002. 00解：在發(fā)射子彈過程中，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力， 所以水平方向動(dòng)量守恒; 選子彈的速度方向?yàn)檎较?發(fā)射前的總動(dòng)量為0 發(fā)射后的總動(dòng)量為MV+mVMV+mV0 0 由動(dòng)量守恒得：由動(dòng)量守恒得：0=-MV0=-MV+mVmV0 0反沖在許多場(chǎng)合是不利的，反沖在許多場(chǎng)合是不利的，如子彈的射擊如子彈的射擊, ,大炮的發(fā)射，需要減少或大炮的發(fā)射，需要減少或防止反防止反沖的影響沖的影響；但還有許多場(chǎng)合是有利的，恰好是但還有許

3、多場(chǎng)合是有利的，恰好是利用反沖利用反沖，如火箭，禮花，噴氣式飛機(jī)。如火箭，禮花，噴氣式飛機(jī)。下面我們就來認(rèn)識(shí)一下下面我們就來認(rèn)識(shí)一下反沖的一個(gè)重要應(yīng)用反沖的一個(gè)重要應(yīng)用火箭火箭二、火箭二、火箭現(xiàn)代火箭是指一種靠現(xiàn)代火箭是指一種靠噴射高溫高壓燃?xì)猥@噴射高溫高壓燃?xì)猥@得反作用力向前推進(jìn)得反作用力向前推進(jìn)的飛行器其主要用的飛行器其主要用途是途是：利用火箭作為運(yùn)載工具，例如發(fā)射探測(cè)器、常規(guī)彈頭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船火箭結(jié)構(gòu)火箭結(jié)構(gòu)主要由殼體和燃料兩大部主要由殼體和燃料兩大部分組成分組成. .火箭燃料燃燒時(shí)，火箭燃料燃燒時(shí)，從尾部噴出的氣體具有很從尾部噴出的氣體具有很大的動(dòng)量，根據(jù)動(dòng)量守恒大的動(dòng)量，根據(jù)動(dòng)

4、量守恒定律，火箭獲得等大反向定律，火箭獲得等大反向的動(dòng)量，因而發(fā)生連續(xù)的的動(dòng)量，因而發(fā)生連續(xù)的反沖現(xiàn)象，隨著推進(jìn)劑的反沖現(xiàn)象，隨著推進(jìn)劑的消耗，火箭的質(zhì)量逐漸減消耗，火箭的質(zhì)量逐漸減小，加速度不斷增大，當(dāng)小，加速度不斷增大，當(dāng)推進(jìn)劑燃盡時(shí)，火箭即以推進(jìn)劑燃盡時(shí)，火箭即以獲得的速度沿著預(yù)定的空獲得的速度沿著預(yù)定的空間軌道飛行間軌道飛行例：例：火箭發(fā)射前的總質(zhì)量為火箭發(fā)射前的總質(zhì)量為M，燃料全部燃燒完后，燃料全部燃燒完后的質(zhì)量為的質(zhì)量為m，火箭燃?xì)獾膰娚渌俣葹?，火箭燃?xì)獾膰娚渌俣葹閂0，燃料燃，燃料燃盡后火箭的速度盡后火箭的速度V為多少？為多少？解：在火箭發(fā)射過程中，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以動(dòng)量守恒

5、設(shè)火箭的速度方向?yàn)檎较?發(fā)射前的總動(dòng)量為0 發(fā)射后的總動(dòng)量為（M-m)V0mV 由動(dòng)量守恒得：0= （M-m)V0mV00) 1(VmMVmmMV問題：影響火箭飛行速度的因素是什么？影響火箭飛行速度的因素是什么？ 影響火箭飛行速度的因素主要有兩個(gè)影響火箭飛行速度的因素主要有兩個(gè): 一是燃?xì)鈬娚涞乃俣纫皇侨細(xì)鈬娚涞乃俣?二是火箭的質(zhì)量比，即：火箭開始飛行時(shí)的二是火箭的質(zhì)量比，即：火箭開始飛行時(shí)的質(zhì)量與燃料燃盡時(shí)的質(zhì)量之比質(zhì)量與燃料燃盡時(shí)的質(zhì)量之比提示：發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是提示：發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9Km/s一火箭總質(zhì)量為一火箭總質(zhì)量為9t,內(nèi)有燃料內(nèi)有燃料8t，發(fā)射，發(fā)射時(shí)噴出的氣

6、體對(duì)地速度恒為時(shí)噴出的氣體對(duì)地速度恒為900m/s，此火箭能達(dá)到的最大速度此火箭能達(dá)到的最大速度?能否用此能否用此火箭來發(fā)射人造衛(wèi)星火箭來發(fā)射人造衛(wèi)星?(不考慮地球不考慮地球引力和空氣阻力引力和空氣阻力)問題：如何解決衛(wèi)星發(fā)射問題？噴氣的速度 目前常用的液體燃料是液氫，用液氧做目前常用的液體燃料是液氫，用液氧做氧化劑，噴氣速度在氧化劑，噴氣速度在2000m/s2000m/s到到4000m/s4000m/s 質(zhì)量比 火箭的質(zhì)量比在火箭的質(zhì)量比在6-10 6-10 左右，左右，要發(fā)射人造衛(wèi)星，這樣的火箭還不能達(dá)到所需的速度要發(fā)射人造衛(wèi)星，這樣的火箭還不能達(dá)到所需的速度為了解決這個(gè)問題，人們想到了利

7、用多為了解決這個(gè)問題，人們想到了利用多級(jí)火箭，結(jié)構(gòu)如下頁圖所示級(jí)火箭，結(jié)構(gòu)如下頁圖所示演示：神舟演示：神舟7號(hào)發(fā)射全程號(hào)發(fā)射全程助推器助推器一級(jí)火箭一級(jí)火箭二級(jí)火箭二級(jí)火箭整流罩整流罩逃逸塔逃逸塔長(zhǎng)征二號(hào)長(zhǎng)征二號(hào) 型運(yùn)載火箭型運(yùn)載火箭F有一只長(zhǎng)為有一只長(zhǎng)為L(zhǎng)=3m，質(zhì)量為，質(zhì)量為M=120kg的小船停在靜水的小船停在靜水中，一個(gè)質(zhì)量為中，一個(gè)質(zhì)量為m=60kg的人立在船頭，若不計(jì)水的的人立在船頭，若不計(jì)水的阻力，當(dāng)人從船頭走到船尾的過程中，船和人對(duì)地面阻力，當(dāng)人從船頭走到船尾的過程中，船和人對(duì)地面的位移各是多少？的位移各是多少？船1米人2米總結(jié)一、反沖運(yùn)動(dòng)1、定義：一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下

8、分裂為兩部分，一部分向某一方向運(yùn)功，另一部分必然向相反方向運(yùn)動(dòng)2、反沖的應(yīng)用與防止二、火箭1、工作原理：反沖運(yùn)動(dòng)2、影響火箭飛行速度的因素：噴氣速度和質(zhì)量比反沖變式：人船模型及其應(yīng)用反沖變式：人船模型及其應(yīng)用【例例1】如圖所示，長(zhǎng)為如圖所示，長(zhǎng)為l、質(zhì)量為、質(zhì)量為M的小船停的小船停在靜水中，一個(gè)質(zhì)量為在靜水中，一個(gè)質(zhì)量為m的人站在船頭，的人站在船頭，若不計(jì)水的阻力，當(dāng)人從船頭走到船尾的若不計(jì)水的阻力，當(dāng)人從船頭走到船尾的過程中，船和人對(duì)地面的位移各是多少？過程中，船和人對(duì)地面的位移各是多少？1,msLMm2MsLMm【例例2】載人氣球原靜止于高載人氣球原靜止于高h(yuǎn)的高空，氣球的高空，氣球質(zhì)量為

9、質(zhì)量為M，人的質(zhì)量為，人的質(zhì)量為m若人沿繩梯滑至若人沿繩梯滑至地面，則繩梯至少為多長(zhǎng)？地面，則繩梯至少為多長(zhǎng)？由圖由圖415可看出，氣球?qū)Φ乜煽闯?，氣球?qū)Φ匾苿?dòng)的平均速度為（移動(dòng)的平均速度為（lh）/t，人對(duì)地移動(dòng)的平均速度為人對(duì)地移動(dòng)的平均速度為h/t（以向上為正方向）由動(dòng)量（以向上為正方向）由動(dòng)量守恒定律，有守恒定律，有 M（lh）/tm h/t=0【例例3】如圖所示，一質(zhì)量為如圖所示，一質(zhì)量為ml的半圓槽體的半圓槽體A，A槽內(nèi)外皆光滑，將槽內(nèi)外皆光滑，將A置于光滑水平面上，置于光滑水平面上，槽半徑為槽半徑為R.現(xiàn)有一質(zhì)量為現(xiàn)有一質(zhì)量為m2的光滑小球的光滑小球B由靜止沿槽頂滑下，設(shè)由靜止沿

10、槽頂滑下，設(shè)A和和B均為彈性體，均為彈性體，且不計(jì)空氣阻力，求槽體且不計(jì)空氣阻力，求槽體A向一側(cè)滑動(dòng)的最向一側(cè)滑動(dòng)的最大距離大距離 解析解析:系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒系統(tǒng)在水平方向上動(dòng)量守恒,當(dāng)小球運(yùn)當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到糟的最右端時(shí)動(dòng)到糟的最右端時(shí),糟向左運(yùn)動(dòng)的最大距離糟向左運(yùn)動(dòng)的最大距離設(shè)為設(shè)為s1,則則m1s1=m2s2,又因?yàn)橛忠驗(yàn)閟1s2=2R,所所以以21122msRmm例例4： 某人在一只靜止于水面的小船某人在一只靜止于水面的小船上練習(xí)射擊，船、人、槍、靶、子彈上練習(xí)射擊，船、人、槍、靶、子彈的總質(zhì)量為的總質(zhì)量為M，槍內(nèi)有，槍內(nèi)有n顆子彈，每顆子彈，每顆子彈質(zhì)量為顆子彈質(zhì)量為m，槍口到靶的

11、距離為，槍口到靶的距離為l,子彈射出時(shí)相對(duì)于地速度為子彈射出時(shí)相對(duì)于地速度為 v, 在發(fā)在發(fā)射后一顆子彈時(shí)，前一顆已陷入靶中，射后一顆子彈時(shí)，前一顆已陷入靶中，則在發(fā)射完則在發(fā)射完 n顆子彈后小船后退的距顆子彈后小船后退的距離為多少？離為多少？Mnml例例5 5：在沙堆上有一木塊，：在沙堆上有一木塊，M=5K g,M=5K g,木塊上放一木塊上放一爆竹，質(zhì)量為爆竹，質(zhì)量為m=0.10Kg,m=0.10Kg,點(diǎn)燃后木塊陷入沙中點(diǎn)燃后木塊陷入沙中5 5 cm,cm,若沙對(duì)木塊運(yùn)動(dòng)的阻力恒為若沙對(duì)木塊運(yùn)動(dòng)的阻力恒為58N58N，不計(jì)火藥，不計(jì)火藥質(zhì)量和空氣阻力，求爆竹上升的最大高度？質(zhì)量和空氣阻力，求爆竹上升的最大高度？gvhmvMvMvfsMgs