第五節(jié)反沖運(yùn)動(dòng)火箭

第五節(jié)反沖運(yùn)動(dòng)火箭第一頁，共二十二頁，2022年，8月28日燃放的禮花第二頁，共二十二頁，2022年，8月28日火箭第三頁，共二十二頁，2022年，8月28日噴氣式飛機(jī)第四頁，共二十二頁，2022年，8月28日射擊第五頁，共二十二頁，2022年，8月28日

以上幾種不同的物體，它們的運(yùn)動(dòng)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，作用力非常大第六頁，共二十二頁，2022年，8月28日一、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)。同學(xué)們想一想有哪些運(yùn)動(dòng)是反沖運(yùn)動(dòng)？第七頁，共二十二頁，2022年，8月28日分析：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)量守恒定律處理

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？第八頁，共二十二頁，2022年，8月28日例題：水平方向射擊的大炮，炮身重450kg，炮彈重5kg，炮彈射擊的速度為450m/s，射擊后炮身后退的速度為多大？解：在發(fā)射過程中，內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，系統(tǒng)動(dòng)量守恒。設(shè)炮彈速度方向?yàn)檎较虬l(fā)射前總動(dòng)量為0；發(fā)射后的總動(dòng)量為：mV0-MV由動(dòng)量守恒得：0=mV0-MV第九頁，共二十二頁，2022年，8月28日練習(xí)

步槍的質(zhì)量為4kg，子彈的質(zhì)量為0.008kg，子彈從槍口飛出時(shí)的速度為700m／s，求步槍的速度是多大？答案：1.4m/s第十頁，共二十二頁，2022年，8月28日反沖在許多場(chǎng)合是不利的，如大炮和子彈的射擊,需要減少或防止反沖的影響；但還有許多場(chǎng)合，恰好是利用了反沖，如火箭，禮花，噴氣式飛機(jī)。現(xiàn)在我們就來認(rèn)識(shí)一下反沖的一個(gè)重要應(yīng)用——火箭第十一頁，共二十二頁，2022年，8月28日二、火箭現(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．其主要用途是：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)星和宇宙飛船第十二頁，共二十二頁，2022年，8月28日火箭結(jié)構(gòu)主要由殼體和燃料兩大部分組成.火箭燃料燃燒時(shí)，從尾部噴出的氣體具有很大的動(dòng)量，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，火箭獲得等大反向的動(dòng)量，因而發(fā)生連續(xù)的反沖現(xiàn)象，隨著推進(jìn)劑的消耗，火箭的質(zhì)量逐漸減小，加速度不斷增大，當(dāng)推進(jìn)劑燃盡時(shí)，火箭即以獲得的速度沿著預(yù)定的空間軌道飛行．第十三頁，共二十二頁，2022年，8月28日例：火箭發(fā)射前的總質(zhì)量為M，燃料全部燃燒完后的質(zhì)量為m，火箭燃?xì)獾膰娚渌俣葹閂0，燃料燃盡后火箭的速度V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)量守恒設(shè)火箭的速度方向?yàn)檎较虬l(fā)射前的總動(dòng)量為0發(fā)射后的總動(dòng)量為－（M-m)V0+mV由動(dòng)量守恒得：0=－（M-m)V0+mV第十四頁，共二十二頁，2022年，8月28日問題：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主要有兩個(gè):一、是燃?xì)鈬娚涞乃俣榷?、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)量之比第十五頁，共二十二頁，2022年，8月28日由V=(M/m-1)V0代入數(shù)據(jù)可得：

V=7.2km/s<7.9km/s

不能用此火箭來發(fā)射人造衛(wèi)星

提示：發(fā)射人造衛(wèi)星的最小速度是7.9Km/s思考：一火箭總質(zhì)量為9t,內(nèi)有燃料8t，發(fā)射時(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?能否用此火箭來發(fā)射人造衛(wèi)星?(不考慮地球引力和空氣阻力)第十六頁，共二十二頁，2022年，8月28日問題：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，用液氧做氧化劑，噴氣速度在2000m/s到4000m/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)如下頁圖所示第十七頁，共二十二頁，2022年，8月28日助推器一級(jí)火箭二級(jí)火箭整流罩逃逸塔長征二號(hào)型運(yùn)載火箭F第十八頁，共二十二頁，2022年，8月28日例：火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)每次噴出m=200g的氣體，噴出氣體相對(duì)地的速度v=1000m/s，設(shè)火箭初質(zhì)量M=300kg，發(fā)動(dòng)機(jī)每秒噴氣20次，在不考慮地球引力及空氣阻力的情況下，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)1秒末的速度是多大？【解析】選火箭和1秒末噴出的氣體為研究對(duì)象，設(shè)火箭1秒末速度為V，1秒內(nèi)共噴出質(zhì)量為20m的氣體，選火箭前進(jìn)方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒得(M－20m)V-20mv=0V=13.6m/s

第十九頁，共二十二頁，2022年，8月28日練習(xí)：有一只長為L=3m，質(zhì)量為M=120kg的小船停在靜水中，一個(gè)質(zhì)量為m=60kg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)地面的位移各是多少？船1米人2米第二十頁，共二十二頁，2022年，8月28日總結(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