第5節(jié) 反沖運(yùn)動(dòng) 火箭

1、第十六章動(dòng)量守恒定律第十六章動(dòng)量守恒定律第第5節(jié)反沖運(yùn)動(dòng)火箭節(jié)反沖運(yùn)動(dòng)火箭 欄目鏈接欄目鏈接火箭與反沖運(yùn)動(dòng)火箭與反沖運(yùn)動(dòng)反沖運(yùn)動(dòng)在日常生活和生產(chǎn)技術(shù)中應(yīng)用十分廣泛我反沖運(yùn)動(dòng)在日常生活和生產(chǎn)技術(shù)中應(yīng)用十分廣泛我國(guó)早在宋代就發(fā)明了國(guó)早在宋代就發(fā)明了“火箭火箭”在竹筒里裝入火藥，把竹在竹筒里裝入火藥，把竹筒的前端封閉住，并捆在箭桿上火藥點(diǎn)燃后，燃燒生成筒的前端封閉住，并捆在箭桿上火藥點(diǎn)燃后，燃燒生成的氣體以很大速度從筒內(nèi)向后噴出，箭體向前飛去約在的氣體以很大速度從筒內(nèi)向后噴出，箭體向前飛去約在公元公元1000年，我國(guó)古代就將這種火箭作為兵器使用到了年，我國(guó)古代就將這種火箭作為兵器使用到了明代，還制成

2、了原始的二級(jí)火箭，在龍?bào)w內(nèi)的第二級(jí)火箭明代，還制成了原始的二級(jí)火箭，在龍?bào)w內(nèi)的第二級(jí)火箭是在火箭已經(jīng)飛到空中以后才點(diǎn)燃的是在火箭已經(jīng)飛到空中以后才點(diǎn)燃的 欄目鏈接欄目鏈接 火箭向前飛行所能達(dá)到的最大速度，也就是燃料燒火箭向前飛行所能達(dá)到的最大速度，也就是燃料燒盡時(shí)火箭獲得的最終速度，它跟什么因素有關(guān)呢？根據(jù)盡時(shí)火箭獲得的最終速度，它跟什么因素有關(guān)呢？根據(jù)動(dòng)量守恒定律，理論上的計(jì)算表明，最終速度主要取決動(dòng)量守恒定律，理論上的計(jì)算表明，最終速度主要取決于兩個(gè)條件：一是噴氣速度；二是質(zhì)量比，即火箭開(kāi)始于兩個(gè)條件：一是噴氣速度；二是質(zhì)量比，即火箭開(kāi)始飛行時(shí)的質(zhì)量與燃料燒盡時(shí)的質(zhì)量之比噴氣速度越大，飛行

3、時(shí)的質(zhì)量與燃料燒盡時(shí)的質(zhì)量之比噴氣速度越大，質(zhì)量比越大，火箭的最終速度也越大為了提高噴氣速質(zhì)量比越大，火箭的最終速度也越大為了提高噴氣速度，需要使用高質(zhì)量的燃料，目前常用的液體燃料是液度，需要使用高質(zhì)量的燃料，目前常用的液體燃料是液氫，用液氧做氧化劑質(zhì)量比與火箭的結(jié)構(gòu)和材料有關(guān)，氫，用液氧做氧化劑質(zhì)量比與火箭的結(jié)構(gòu)和材料有關(guān)，現(xiàn)代火箭能達(dá)到的質(zhì)量比不超過(guò)現(xiàn)代火箭能達(dá)到的質(zhì)量比不超過(guò)10.在在 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接后用力把水?dāng)D出體外，就會(huì)向相反方向游去火箭是反后用力把水?dāng)D出體外，就會(huì)向相反方向游去火箭是反沖運(yùn)動(dòng)的重要應(yīng)用，它是靠噴出氣流的反沖作用而獲得沖運(yùn)動(dòng)的重要應(yīng)用，它是靠噴出氣

4、流的反沖作用而獲得巨大速度的現(xiàn)代火箭主要由殼體和燃料兩大部分組成，巨大速度的現(xiàn)代火箭主要由殼體和燃料兩大部分組成，殼體是圓筒形的，前端是封閉的尖端，后端有尾噴管，殼體是圓筒形的，前端是封閉的尖端，后端有尾噴管，燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓氣體以很大的速度從尾部向燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的高溫高壓氣體以很大的速度從尾部向后噴出，火箭就向前飛去后噴出，火箭就向前飛去 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接1反沖反沖根據(jù)根據(jù)_，一個(gè)靜止的物體在，一個(gè)靜止的物體在_的作用下分裂成為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向的作用下分裂成為兩個(gè)部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向_的方向運(yùn)動(dòng)這個(gè)現(xiàn)象叫的方向運(yùn)動(dòng)

5、這個(gè)現(xiàn)象叫作反沖作反沖2火箭火箭(1)噴氣式飛機(jī)和火箭的飛行應(yīng)用了噴氣式飛機(jī)和火箭的飛行應(yīng)用了_的原理，的原理，它們都是靠噴出氣流的它們都是靠噴出氣流的_而獲得巨大速度的而獲得巨大速度的 欄目鏈接欄目鏈接動(dòng)量守恒定律動(dòng)量守恒定律內(nèi)力內(nèi)力相反相反反沖反沖反沖作用反沖作用 (2)設(shè)火箭在時(shí)間設(shè)火箭在時(shí)間t內(nèi)噴射燃?xì)獾馁|(zhì)量是內(nèi)噴射燃?xì)獾馁|(zhì)量是m，噴出，噴出燃?xì)獾乃俣仁侨細(xì)獾乃俣仁莡，噴出燃?xì)馇盎鸺|(zhì)量是，噴出燃?xì)馇盎鸺|(zhì)量是m，則由動(dòng)量守，則由動(dòng)量守恒定律知火箭獲得的速度恒定律知火箭獲得的速度v_.可見(jiàn)，火箭噴出燃?xì)獾乃俣瓤梢?jiàn)，火箭噴出燃?xì)獾乃俣萿_，火箭噴出，火箭噴出物質(zhì)的質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量物質(zhì)的

6、質(zhì)量與火箭本身質(zhì)量(即噴出燃?xì)馇暗馁|(zhì)量即噴出燃?xì)馇暗馁|(zhì)量)之比之比_，火箭獲得的速度越大，火箭獲得的速度越大 欄目鏈接欄目鏈接越大越大越大越大 欄目鏈接欄目鏈接1 反沖運(yùn)動(dòng)反沖運(yùn)動(dòng) 欄目鏈接欄目鏈接1現(xiàn)象現(xiàn)象 一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩部分，一一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為兩部分，一部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相反方向運(yùn)動(dòng)，這部分向某個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，另一部分必然向相反方向運(yùn)動(dòng)，這個(gè)現(xiàn)象叫作反沖運(yùn)動(dòng)個(gè)現(xiàn)象叫作反沖運(yùn)動(dòng) 例如：例如：原來(lái)靜止的大炮，向前發(fā)射炮彈后，炮身就原來(lái)靜止的大炮，向前發(fā)射炮彈后，炮身就要后退；發(fā)射火箭時(shí)，火箭向下高速?lài)娚錃怏w，使火箭獲要后退；發(fā)射火箭時(shí)，火箭向

7、下高速?lài)娚錃怏w，使火箭獲得向上的速度得向上的速度 欄目鏈接欄目鏈接 2反沖運(yùn)動(dòng)遵循的規(guī)律反沖運(yùn)動(dòng)遵循的規(guī)律 反沖運(yùn)動(dòng)是系統(tǒng)內(nèi)力作用的結(jié)果，雖然有時(shí)系統(tǒng)所受反沖運(yùn)動(dòng)是系統(tǒng)內(nèi)力作用的結(jié)果，雖然有時(shí)系統(tǒng)所受的合外力不為零，但由于系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，所以系的合外力不為零，但由于系統(tǒng)內(nèi)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于外力，所以系統(tǒng)的總動(dòng)量是守恒的統(tǒng)的總動(dòng)量是守恒的 3反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例 (1)利用有益的反沖運(yùn)動(dòng)利用有益的反沖運(yùn)動(dòng) 反擊式水輪機(jī)是使水從轉(zhuǎn)輪的葉片中流出，使轉(zhuǎn)輪由反擊式水輪機(jī)是使水從轉(zhuǎn)輪的葉片中流出，使轉(zhuǎn)輪由于反沖而旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電于反沖而旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電 欄目鏈接欄目鏈接 噴

8、氣式飛機(jī)是靠噴出的氣流的反沖作用而獲得巨大噴氣式飛機(jī)是靠噴出的氣流的反沖作用而獲得巨大的速度的，等等的速度的，等等 (2)避免有害的反沖運(yùn)動(dòng)避免有害的反沖運(yùn)動(dòng) 射擊時(shí)，子彈向前飛去，槍身向后發(fā)生反沖，這就射擊時(shí)，子彈向前飛去，槍身向后發(fā)生反沖，這就會(huì)影響射擊的準(zhǔn)確性等會(huì)影響射擊的準(zhǔn)確性等 4在討論反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)在討論反沖運(yùn)動(dòng)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn) (1)速度的反向性速度的反向性對(duì)于原來(lái)靜止的整體，拋出部分具有速度時(shí)，對(duì)于原來(lái)靜止的整體，拋出部分具有速度時(shí)， 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 欄目鏈接欄目鏈接 名師點(diǎn)評(píng)：名師點(diǎn)評(píng)：此題考查動(dòng)量

9、守恒定律在反沖運(yùn)動(dòng)此題考查動(dòng)量守恒定律在反沖運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用解題的關(guān)鍵是動(dòng)量守恒方程中各速度均應(yīng)中的應(yīng)用解題的關(guān)鍵是動(dòng)量守恒方程中各速度均應(yīng)是對(duì)同一參考系是對(duì)同一參考系(對(duì)地對(duì)地)的速度的速度v1、v2是對(duì)地的速度，是對(duì)地的速度，而炮彈的發(fā)射速度而炮彈的發(fā)射速度v0則是指炮彈出膛的時(shí)刻對(duì)此時(shí)炮則是指炮彈出膛的時(shí)刻對(duì)此時(shí)炮口的相對(duì)速度注意此時(shí)刻是發(fā)射結(jié)束的時(shí)刻，炮口口的相對(duì)速度注意此時(shí)刻是發(fā)射結(jié)束的時(shí)刻，炮口的速度為的速度為v2，而不是發(fā)射前的，而不是發(fā)射前的v1.所以出膛時(shí)炮彈對(duì)地所以出膛時(shí)炮彈對(duì)地的速度為的速度為(v2v0) 欄目鏈接欄目鏈接選項(xiàng)選項(xiàng)A錯(cuò)在將錯(cuò)在將v0當(dāng)做炮彈對(duì)地的速度；選項(xiàng)當(dāng)做

10、炮彈對(duì)地的速度；選項(xiàng)C錯(cuò)在求錯(cuò)在求合速度，即將炮彈對(duì)地速度錯(cuò)認(rèn)為合速度，即將炮彈對(duì)地速度錯(cuò)認(rèn)為(v0v2)；對(duì)于選；對(duì)于選項(xiàng)項(xiàng)D由于由于v0是發(fā)射結(jié)束時(shí)刻的，而是發(fā)射結(jié)束時(shí)刻的，而t1則是發(fā)射前時(shí)刻則是發(fā)射前時(shí)刻的，不同時(shí)刻的速率是不能合成的而選項(xiàng)的，不同時(shí)刻的速率是不能合成的而選項(xiàng)D恰好錯(cuò)恰好錯(cuò)在將不同時(shí)刻的兩個(gè)分速度合成為在將不同時(shí)刻的兩個(gè)分速度合成為(v0v1)；另外還；另外還需要注意過(guò)程前后物體質(zhì)量與速度的對(duì)應(yīng)，防止混需要注意過(guò)程前后物體質(zhì)量與速度的對(duì)應(yīng)，防止混亂亂這些都是解這類(lèi)題時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤，應(yīng)引起高度的這些都是解這類(lèi)題時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)誤，應(yīng)引起高度的重視重視變變 式式遷遷 移移

11、欄目鏈接欄目鏈接變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接分析：分析：炮彈到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)爆炸時(shí)，爆炸的內(nèi)力遠(yuǎn)大于炮彈到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)爆炸時(shí)，爆炸的內(nèi)力遠(yuǎn)大于重力重力(外力外力)，遵守動(dòng)量守恒定律；當(dāng)炮彈到達(dá)最高點(diǎn)，遵守動(dòng)量守恒定律；當(dāng)炮彈到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)爆炸為沿水平方向運(yùn)動(dòng)的兩片，兩塊彈片都做平拋時(shí)爆炸為沿水平方向運(yùn)動(dòng)的兩片，兩塊彈片都做平拋運(yùn)動(dòng)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的基本公式即可解題運(yùn)動(dòng)根據(jù)平拋運(yùn)動(dòng)的基本公式即可解題解析：解析：規(guī)定向左為正，設(shè)炮彈的質(zhì)量為規(guī)定向左為正，設(shè)炮彈的質(zhì)量為4m，則甲的質(zhì)，則甲的質(zhì)量為量為3m，乙的質(zhì)量為，乙的質(zhì)量為m，炮彈到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)爆炸時(shí)，炮彈到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)爆炸時(shí)，爆炸的內(nèi)力遠(yuǎn)大于重力爆

12、炸的內(nèi)力遠(yuǎn)大于重力(外力外力)，遵守動(dòng)量守恒定律，遵守動(dòng)量守恒定律，則有：則有：4mv03mv1mv2，則：，則：83v1v2變變 式式遷遷 移移 欄目鏈接欄目鏈接1火箭火箭現(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)的飛行器力向前推進(jìn)的飛行器2火箭的工作原理：動(dòng)量守恒定律火箭的工作原理：動(dòng)量守恒定律當(dāng)火箭推進(jìn)劑燃燒時(shí)，從尾部噴出的氣體具有很大當(dāng)火箭推進(jìn)劑燃燒時(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，火箭獲得大小相同、方向相的動(dòng)量，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，火箭獲得大小相同、方向相反的動(dòng)量，因連續(xù)的反沖現(xiàn)象，隨著推進(jìn)劑的消耗，反的動(dòng)量，

13、因連續(xù)的反沖現(xiàn)象，隨著推進(jìn)劑的消耗， 欄目鏈接欄目鏈接2 火箭火箭 欄目鏈接欄目鏈接火箭的質(zhì)量逐漸減小，速度不斷增大，當(dāng)推進(jìn)劑燃盡時(shí)，火箭的質(zhì)量逐漸減小，速度不斷增大，當(dāng)推進(jìn)劑燃盡時(shí)，火箭則以獲得的速度沿著預(yù)定的空間軌道飛行火箭則以獲得的速度沿著預(yù)定的空間軌道飛行 3火箭飛行能達(dá)到的最大飛行速度，主要決定于火箭飛行能達(dá)到的最大飛行速度，主要決定于兩個(gè)因素兩個(gè)因素 (1)噴氣速度：現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為噴氣速度：現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為2.5 km/s，提高到，提高到34 km/s需很高的技術(shù)水平需很高的技術(shù)水平 (2)質(zhì)量比質(zhì)量比(火箭開(kāi)始飛行的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭火箭開(kāi)始飛行的質(zhì)量與火箭除燃料