选修3—5反冲运动 火箭

实验：把气球吹满气，猛一松手，会出现什么情形呢？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，作用力非常大问题：以上运动具有哪些共同点?一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动。这个现象叫做反冲。一、反冲1.定义：2.要点：b.一个物体分为两个部分3.物理原理：a.内力作用下遵循动量守恒定律c.两部分运动方向相反3.反冲运动的应用和防止（1）应用：灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等都是反冲的重要应用.1.灌溉喷水器：当水从弯管的喷嘴喷出时，弯管因反冲而旋转，可以自动地改变喷水的方向.2.反击式水轮机：当水从转轮的叶片流出时，转轴由于反冲而旋转，带动发电机发电.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。3.喷气式飞机：喷气式飞机（JetAircraft）是一种使用喷气发动机作为推进力来源的飞机。2005年3月28日美国宇航局(NASA)27日宣布，其无人驾驶的“X-43A”近日试飞成功，其时速达到了近8千公里，即7马赫，声速的7倍。其引擎称作“超音速冲压式燃烧发动机”或“scramjet”。1965年6月，中国自行设计的第一架超音速喷气式强击机--强-5。•直升飞机能在太空中飞行吗？4.火箭用枪射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响.（2）反冲运动的防止手枪、步枪、大炮止退犁枪械、火炮发射时会产生巨大的后坐力，影响连续发射的精确度，因此枪托在狙击步枪，履带、止退犁在自动火炮中得到了广泛应用。二、火箭1、古代火箭箭杆上捆一个前端封闭的火药筒，点燃后生成的燃气以很大速度向后喷出，箭杆由于反冲而向前运动。最早的载人火箭的记录是明代一名叫万户的人，他坐在绑有几十支火箭的椅子上。手拿两个大风筝，叫人点燃火箭，想使自己飞上天去，但他失败了，而且为此献出了生命。他的为科学献身的精神是令人敬佩和值得我们学习的。现代火箭现代火箭较古代火箭结构复杂得多，现代火箭主要由壳体和燃料大部分组成，壳体是圆筒形的，前端是封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出，火箭就向前飞去.（左图）美国大力神运载火箭系列，1964年首次发射。（右图）俄罗斯质子号系列于1968年11月16日首次发射，它是世界上第一种用于发射空间站的运载火箭。（右图）欧洲11国欧空局研制阿里安火箭系列运载火箭，1997年进行了首次发射。设火箭在升空时，Δt时间内喷射燃气的质量是Δm，喷出燃气的速度是u，喷出燃气后火箭的质量是m。设法算火箭增加的速度Δv。（忽略阻力和重力的影响）思考分析解答：火箭的壳体和火箭内的气体组成系统，在燃气喷出的过程中，动量守恒。系统初动量为零，喷气后火箭与燃气的总动量仍然为零。即mΔv+Δmu=0解出：Δv=-Δmu/m通过（1）式Δv=-Δmu/m，可以看出火箭所获得的速度与哪些因素有关?（1）u越大，Δm/m越大，火箭获得的速度Δv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，否则火箭结构的强度有问题。2、现代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：u②质量比Δm/m课后作业：1、本节课后练习题1、2、32、利用课余时间设计反冲运动实验，以提高自己的动手能力。