16.5 反冲运动-火箭 22张PPT

实 验 ： 把气球吹满气，猛一松手，会出现什么情形呢？ 火箭 喷气式飞机 射击 以上几种不同的物体，它们的运动有什么特点？ 1.一个物体分成两个部分 2.两个部分向相反方向运动 3.分裂过程的时间极短，作用力非常大 一、反冲运动 1. 定义： 2. 要 点： b. 一个物体分为两个部分 3. 物理原理： 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 内力作用下 遵循动量守恒定律 c.两部分运动方向相反 生活、生产中的反冲现象 水闸放水，带动水轮发电。右图为世界最大的反击式水轮发电机转轮———三峡左岸电站5号机组转轮正被吊离驳船。 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。 榴弹炮 自行火炮为什么要装在履带式的车辆上呢？ 履带表面有较深的突起抓地钩型设计？ 摩擦系数较大，止退。 止退犁，看到了吗？止退犁上又有两个液压缓冲器。这一切都是为了提高火炮的连射时的命中精度而精心设计的。 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？ 我们知道：根据中学物理中的动量守恒定律，火炮在发射炮弹时，炮身将存在向炮弹发射方向相反的方向运动的趋势。如果我们将炮身固定住，当然有利于连发的命中精度，但是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。因此只有设计一种装置，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。 二、火 箭 1、古代火箭 2、现代火箭 设火箭在Δt时间内喷射燃气的质量是Δm，喷出燃气的速度是v，喷出燃气后火箭的质量是M。设法算火箭获得的速度v’。（忽略阻力和重力的影响） 思考分析 通过式Δv=-Δmu/m，可以看出火箭所获得的速度与那些因素有关? （1）u越大，Δm/m越大火箭获得的速度越大。 （2）现代火箭的喷气速度在2000—4000m/s。 （3）火箭起飞时的质量与火箭除去燃料外 的壳体质量之比叫做火箭的质量比，这个 参数一般小于10。 解决办法： 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。 目前的技术条件下，要发射人造卫星，用一级火箭还不能达到所需的速度，必须用多级火箭。 反冲运动火箭 反冲 运动 1. 定义：向气体喷出的反方向运动 2. 原理：动量守恒定律 3. 常见反冲运动：烟花、射击 火箭 1. 发展：从宋代开始 2. 原理：动量守恒定律 3. 速度 ①喷气速度：v ②质量比M/m 例1．机关枪重8kg，射出的子弹质量为20克，若子弹的出口速度是1000m/s，则机枪的后退速度是多少？ 【例2】一静止的质量为M的原子核，以相对地的速度v放射出一质量为m的粒子后，原子核剩余部分作反冲运动的速度大小为（???? ） B A B D C 【例3】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 例：火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出气体相对地的速度v=1000m/s，设火箭初质量M=300kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1秒末的速度是多大？ 【解析】选火箭和1秒末喷出的气体为研究对象，设火箭1秒末速度为V，1秒内共喷出质量为20m的气体，选火箭前进方向为正方向，由动量守恒得(M－20m)V -20mv =0 V=13.6m/s ... ...