反沖現(xiàn)象 火箭 高二上物理人教版（2019）選擇性必修一

1.6反沖火箭你知道章魚(yú)、烏賊怎樣游水嗎？？思考與討論它們先把水吸入體腔，然后用力壓水，通過(guò)身體前面的孔將水噴出，使身體很快地運(yùn)動(dòng)。章魚(yú)能夠調(diào)整自己的噴水口的方向，這樣可以使得身體向任意方向前進(jìn)。你認(rèn)為火箭升空、章魚(yú)游水時(shí)應(yīng)用了什么物理原理嗎？反沖

1.定義：一個(gè)靜止的物體，在內(nèi)力的作用下，分裂為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng)。這個(gè)現(xiàn)象叫反沖。一、反沖問(wèn)題探究1：（1）氣球是如何實(shí)現(xiàn)反沖的？（2）在反沖運(yùn)動(dòng)中，能量如何轉(zhuǎn)化?

1.定義：一個(gè)靜止的物體，在內(nèi)力的作用下，分裂為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動(dòng)。一、反沖2.特點(diǎn)：（1）不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動(dòng)（2）內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，動(dòng)量守恒（3）其它形式的能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，動(dòng)能增加3.動(dòng)量守恒方程：作用前：p=0作用后:p'=mv+Mv'即mv+Mv'=0故有：v'=?(m/M)v負(fù)號(hào)表示作用后的兩部分運(yùn)動(dòng)方向相反例1：一桶水且靜止在水平地面上,如圖所示,桶的前、后、底及側(cè)面各裝有一個(gè)閥門(mén),分別為S1、S2、S3、S4(圖中未畫(huà)出)。要使小車(chē)向前運(yùn)動(dòng),可采用的方法是(

)。A.打開(kāi)閥門(mén)S1 B.打開(kāi)閥門(mén)S2C.打開(kāi)閥門(mén)S3 D.打開(kāi)閥門(mén)S4B4.反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止（1）應(yīng)用：章魚(yú)章魚(yú)烏賊游泳；農(nóng)田、園林的噴灌裝置；噴氣式飛機(jī)；火箭；（2）防止：4.反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止止退犁用槍射擊時(shí)，由于槍聲的反沖會(huì)影響射擊的準(zhǔn)確性，所以用步槍射擊時(shí)要把槍身底在肩部以減少反沖的影響；大炮止退犁；問(wèn)題：氣球?yàn)槭裁磿?huì)沿氣嘴相反方向運(yùn)動(dòng)？氣體噴出是因?yàn)榍虮趯?duì)球內(nèi)氣體有作用力的沖量，使氣體的動(dòng)量增加，氣體對(duì)球壁的反作用力沖量使氣球的動(dòng)量也增加。(1)、用動(dòng)量定理分析：(2)、用動(dòng)量守恒定律分析：反沖運(yùn)動(dòng)是相互作用物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果。反沖過(guò)程中，系統(tǒng)的合外力一般不為零；但反沖運(yùn)動(dòng)中如果屬于內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力的情況，可認(rèn)為反沖運(yùn)動(dòng)中系統(tǒng)動(dòng)量是守恒的。做一做：把一個(gè)氣球吹起來(lái)，用手握住氣球的吹氣口，然后突然放開(kāi)，讓氣體噴出，觀察氣球的運(yùn)動(dòng)。例2：一靜止的質(zhì)量為M的氣球和氣體，以對(duì)地速度v放出質(zhì)量m的氣體，研究剩余部分和氣球相對(duì)于地的速度。v’vM-mm設(shè)v方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律1、速度的反向性2、速度的相對(duì)性3、變質(zhì)量問(wèn)題：注意：二、火箭1.古代火箭2.現(xiàn)代火箭火箭構(gòu)造（1）定義：現(xiàn)代火箭是指一種靠噴射高溫高壓燃?xì)猥@得反作用力向前推進(jìn)的飛行器,是反沖運(yùn)動(dòng)的典型應(yīng)用之一。（2）現(xiàn)代火箭的主要用途利用火箭作為運(yùn)載工具,例如發(fā)射探測(cè)儀器、常規(guī)彈頭和核彈頭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船。2.現(xiàn)代火箭（3）構(gòu)造：主要由殼體和燃料兩大部分組成。（4）規(guī)律：反沖，動(dòng)量守恒定律燃料燃盡時(shí)火箭獲得的最終速度由噴氣速度及質(zhì)量比決定例3、設(shè)火箭發(fā)射前的總質(zhì)量是M，燃料燃盡后的質(zhì)量為m，火箭燃?xì)獾膰娚渌俾蕿関.求燃料燃盡后火箭的飛行速度為v′．解：在火箭發(fā)射過(guò)程中，由于內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以動(dòng)量守恒。取火箭的速度方向?yàn)檎较騧v'vM-m噴氣速度越大,質(zhì)量比越大,火箭最終速度就越大。火箭向前飛行所能達(dá)到的最大速度,一般來(lái)說(shuō)就是燃料燃盡時(shí)火箭的速度。（5）最大飛行速度的決定因素：A、噴氣速度B、質(zhì)量比(火箭開(kāi)始飛行時(shí)的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比)2.現(xiàn)代火箭說(shuō)明：噴氣速度越大,質(zhì)量比越大,火箭最終速度就越大?；鸺蚯帮w行所能達(dá)到的最大速度,一般來(lái)說(shuō)就是燃料燃盡時(shí)火箭的速度。科學(xué)漫步：噴氣的速度：目前常用的液體燃料是液氫，用液氧做氧化劑，噴氣速度在2000m/s到5000m/s質(zhì)量比：火箭的質(zhì)量比在6～10左右要發(fā)射人造衛(wèi)星，這樣的火箭還不能達(dá)到所需的速度如何解決衛(wèi)星發(fā)射問(wèn)題？（6）.用多級(jí)火箭發(fā)射衛(wèi)星獲得所需速度

多級(jí)火箭是由單級(jí)火箭構(gòu)成，發(fā)射時(shí)先點(diǎn)燃第一級(jí)火箭，燃料用完后，空殼自動(dòng)脫落，然后下一級(jí)火箭脫落，多級(jí)火箭及時(shí)把外殼脫落，使火箭的總質(zhì)量減少，因而達(dá)到更高的速度。但并非火箭級(jí)數(shù)越多就越好，級(jí)數(shù)越多結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，技術(shù)要求越高，工作可靠性越差，目前多級(jí)火箭一般是三級(jí)火箭。[典例4]一火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m＝200g的氣體，氣體噴出時(shí)的速度v＝1000m/s，設(shè)火箭質(zhì)量M＝300kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次。(1)當(dāng)?shù)谌螝怏w噴出后，火箭的速度為多大？(2)運(yùn)動(dòng)第1s末，火箭的速度為多大？1．定義：靜止或運(yùn)動(dòng)的物體分離出一部分物體

，使另一部分向相反方向運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象叫反沖運(yùn)動(dòng)。2．反沖運(yùn)動(dòng)中一般遵循動(dòng)量守恒定律3．應(yīng)用：反擊式水輪機(jī)、噴氣式飛機(jī)

、火箭等防止：射擊時(shí)，用肩頂住槍身火箭1．飛行的原理---利用反沖運(yùn)動(dòng)2．決定火箭最終飛行速度的因素噴氣速度質(zhì)量比兩個(gè)原來(lái)靜止的物體發(fā)生相互作用時(shí),若所受外力的矢量和為零，則動(dòng)量守恒。人船模型：