1.6 反冲现象 火箭 课件（21张PPT）高二物理人教版（2019）选择性必修1
文档属性
| 名称 | 1.6 反冲现象 火箭 课件（21张PPT）高二物理人教版（2019）选择性必修1 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 3.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-12-09 17:04:40 | ||
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文档简介
第6节 反冲现象 火箭
第一章 动量守恒定律
火箭为什么能离开地球，升入太空，实现飞天梦？
章鱼、乌贼是怎样在大海里穿梭自如的？
1、认识反冲现象，并能举出几个反冲运动的实例；
2、能结合动量守恒定律对反冲运动做出解释；
3、了解我国航空、航天事业的巨大成就，增强民族自信心和自豪感。
知识点一、反冲现象
1.定义
一个静止（或运动）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方向运动。这个现象叫做反冲。
燃放的礼花
冲浪
2.反冲原理
反冲运动的基本原理是动量守恒定律，如果系统的一部分获得了某一方向的动量，系统的其他部分就会在这一方向的反方向上获得同样大小的动量．
3.公式
若系统的初始动量为零，则动量守恒定律的形式变为0＝m1v1＋m2v2，此式表明，做反冲运动的两部分的动量大小相等、方向相反，而它们的速率与质量成反比．
4.特点
反冲运动的实质是作用力与反作用力的效果；内力>>外力，系统动量守恒。
在生活中存在哪些反冲现象？这些反冲现象是否可以得到利用或防止？
灌溉喷水器是利用反冲原理设计的一种自动灌溉装置，转动方向与水的喷射方向相反,水的前进导致管的后退，弯管就旋转起来。
中国新型履带式自行榴弹炮炮车的履带表面有较深的突起抓地钩型设计是为了增大摩擦力，止退犁和两个液压缓冲器，都是为了在火炮连射时起到“止退”的作用，提高命中精度而精心设计的。
5.反冲现象的本质
系统机械能不守恒、系统动量守恒。
6.讨论反冲运动应注意的两个问题
(1)速度的反向性
对于原来静止的物体，被抛出部分具有速度时，剩余部分的运动方向与被抛出部分必然相反。
(2)速度的相对性。一般都指对地速度。
知识点二、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。
现代的火箭
我国宋代就发明了火箭，火箭上扎一个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后火箭由于反冲向前运动。
古代的火箭（模 型）
M-m
V0
正方向
V=？
m
例题：火箭发射前的总质量为M，燃料全部燃烧完后的质量为m，火箭燃气的对地喷射速度为V0，燃料燃尽后火箭的速度V为多大？
解：
0=???????????（?????????)????0?
?
在火箭发射过程中，内力远大于外力，所以动量守恒。设火箭的速度方向为正方向，由动量守恒得：
????=?????????????????0=（?????????1）????0
?
1.火箭的速度
设火箭在?????时间内喷射燃气的质量为??????，速度为????，喷气后火箭的质量为m，获得的速度为v，由动量守恒定律：0＝????????＋Δ????????，得????=??????????????。
?
2.火箭飞行速度的决定因素
火箭获得速度取决于燃气喷出速度????及燃气质量与火箭本身质量之比?????????两个因素．
?
如图所示，是多级运载火箭的示意图，发射时，先点燃第一级火箭，燃料用完后，空壳自动脱落，然后下一级火箭开始工作。
科学漫步
由于受重力的影响，单级火箭达不到发射人造地球卫星所需要的7.9 km/s，实际火箭为多级。
多级火箭发射时，较大的第一级火箭燃烧结束后，便自动脱落，接着第二级、第三级依次工作，燃烧结束后自动脱落，这样可以不断地减小火箭壳体的质量，减轻负担，使火箭达到远远超过使用同样多的燃料的一级火箭所能达到的速度。目前多级火箭一般都是三级火箭，因为三级火箭能达到目前发射人造卫星的需求。
1.火箭的级数不是越多越好。级数越多，构造越复杂，工作的可靠性和安全性就越差，一般多级火箭都是三级火箭。
2．现代火箭的喷气速度在2000—4000m/s
火箭类问题的三点提醒
(1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象。注意反冲前、后各物体质量的变化。
(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系，如果不是同一参考系要设法予以调整，一般情况要转换成对地的速度。
(3)列方程时要注意初、末状态动量的方向。
练一练
1.(多选)采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度( )
A．使喷出的气体速度更大
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
2.一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1 000 m/s(相对地面)，设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次．求当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？
解：
拓展：人船模型
例：静止在水面上的小船长为L，质量为M，在船的最右端站有一质量为m的人，不计水的阻力，当人从最右端走到最左端的过程中，小船移动的距离是多大？
S2
S1
条件:系统动量守衡且系统初动量为零.
结论:人船对地位移为将二者相对位移按质量反比分配关系
处理方法:利用系统动量守衡的瞬时性和物体间作用的等时性,求解每个物体的对地位移.
????????1=????????2??????????????????????????1?????=????????2?????
????????1=????????2 -----------①
s1 + s2 = L -----------②
?
????人=????????+??????????,????船=????????+????????
?
解决“人船模型”问题
1.解前画出人、船位移草图
2.运动情况：人走、船行；人停船停；人加速船加速；人减速船减速。
3.原理：动量守恒定律
4.人船速度关系：0=mv1-Mv2.
则v1/v2=M/m,任意时刻速度与质量成反比。
5.人船位移关系：
mx1-Mx2=0, 则x1/x2=M/m。
x1+x2=L L----船的长度
则：x1=mL/(m+M), x2=ML/(M+m)
v1
v2
x1
x2
L
M
m
质量为m的人站在质量为M，长为L的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边。当他向左走到船的左端时，船左端离岸多远？
l2 l1
解：先画出示意图。人、船系统动量守恒，总动量始终为零，所以人、船动量大小始终相等。从图中可以看出，人、船的位移大小之和等于L。设人、船位移大小分别为l1、l2 ，则：mv1=Mv2，两边同乘时间t，ml1=Ml2，而l1+l2=L，
∴
应该注意到：此结论与人在船上行走的速度大小无关。不论是匀速行走还是变速行走，甚至往返行走，只要人最终到达船的左端，那么结论都是相同的。
练一练
反冲现象 火箭
反冲现象
定义
火箭
原理
速度决定因素
特点
质量比?????????
?
喷气速度????
?
反冲现象的利用与防止
第一章 动量守恒定律
火箭为什么能离开地球，升入太空，实现飞天梦？
章鱼、乌贼是怎样在大海里穿梭自如的？
1、认识反冲现象，并能举出几个反冲运动的实例；
2、能结合动量守恒定律对反冲运动做出解释；
3、了解我国航空、航天事业的巨大成就，增强民族自信心和自豪感。
知识点一、反冲现象
1.定义
一个静止（或运动）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方向运动。这个现象叫做反冲。
燃放的礼花
冲浪
2.反冲原理
反冲运动的基本原理是动量守恒定律，如果系统的一部分获得了某一方向的动量，系统的其他部分就会在这一方向的反方向上获得同样大小的动量．
3.公式
若系统的初始动量为零，则动量守恒定律的形式变为0＝m1v1＋m2v2，此式表明，做反冲运动的两部分的动量大小相等、方向相反，而它们的速率与质量成反比．
4.特点
反冲运动的实质是作用力与反作用力的效果；内力>>外力，系统动量守恒。
在生活中存在哪些反冲现象？这些反冲现象是否可以得到利用或防止？
灌溉喷水器是利用反冲原理设计的一种自动灌溉装置，转动方向与水的喷射方向相反,水的前进导致管的后退，弯管就旋转起来。
中国新型履带式自行榴弹炮炮车的履带表面有较深的突起抓地钩型设计是为了增大摩擦力，止退犁和两个液压缓冲器，都是为了在火炮连射时起到“止退”的作用，提高命中精度而精心设计的。
5.反冲现象的本质
系统机械能不守恒、系统动量守恒。
6.讨论反冲运动应注意的两个问题
(1)速度的反向性
对于原来静止的物体，被抛出部分具有速度时，剩余部分的运动方向与被抛出部分必然相反。
(2)速度的相对性。一般都指对地速度。
知识点二、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。
现代的火箭
我国宋代就发明了火箭，火箭上扎一个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后火箭由于反冲向前运动。
古代的火箭（模 型）
M-m
V0
正方向
V=？
m
例题：火箭发射前的总质量为M，燃料全部燃烧完后的质量为m，火箭燃气的对地喷射速度为V0，燃料燃尽后火箭的速度V为多大？
解：
0=???????????（?????????)????0?
?
在火箭发射过程中，内力远大于外力，所以动量守恒。设火箭的速度方向为正方向，由动量守恒得：
????=?????????????????0=（?????????1）????0
?
1.火箭的速度
设火箭在?????时间内喷射燃气的质量为??????，速度为????，喷气后火箭的质量为m，获得的速度为v，由动量守恒定律：0＝????????＋Δ????????，得????=??????????????。
?
2.火箭飞行速度的决定因素
火箭获得速度取决于燃气喷出速度????及燃气质量与火箭本身质量之比?????????两个因素．
?
如图所示，是多级运载火箭的示意图，发射时，先点燃第一级火箭，燃料用完后，空壳自动脱落，然后下一级火箭开始工作。
科学漫步
由于受重力的影响，单级火箭达不到发射人造地球卫星所需要的7.9 km/s，实际火箭为多级。
多级火箭发射时，较大的第一级火箭燃烧结束后，便自动脱落，接着第二级、第三级依次工作，燃烧结束后自动脱落，这样可以不断地减小火箭壳体的质量，减轻负担，使火箭达到远远超过使用同样多的燃料的一级火箭所能达到的速度。目前多级火箭一般都是三级火箭，因为三级火箭能达到目前发射人造卫星的需求。
1.火箭的级数不是越多越好。级数越多，构造越复杂，工作的可靠性和安全性就越差，一般多级火箭都是三级火箭。
2．现代火箭的喷气速度在2000—4000m/s
火箭类问题的三点提醒
(1)火箭在运动过程中，随着燃料的燃烧，火箭本身的质量不断减小，故在应用动量守恒定律时，必须取在同一相互作用时间内的火箭和喷出的气体为研究对象。注意反冲前、后各物体质量的变化。
(2)明确两部分物体初、末状态的速度的参考系是否为同一参考系，如果不是同一参考系要设法予以调整，一般情况要转换成对地的速度。
(3)列方程时要注意初、末状态动量的方向。
练一练
1.(多选)采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度( )
A．使喷出的气体速度更大
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
2.一火箭喷气发动机每次喷出m＝200 g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1 000 m/s(相对地面)，设火箭质量M＝300 kg，发动机每秒喷气20次．求当第三次气体喷出后，火箭的速度多大？
解：
拓展：人船模型
例：静止在水面上的小船长为L，质量为M，在船的最右端站有一质量为m的人，不计水的阻力，当人从最右端走到最左端的过程中，小船移动的距离是多大？
S2
S1
条件:系统动量守衡且系统初动量为零.
结论:人船对地位移为将二者相对位移按质量反比分配关系
处理方法:利用系统动量守衡的瞬时性和物体间作用的等时性,求解每个物体的对地位移.
????????1=????????2??????????????????????????1?????=????????2?????
????????1=????????2 -----------①
s1 + s2 = L -----------②
?
????人=????????+??????????,????船=????????+????????
?
解决“人船模型”问题
1.解前画出人、船位移草图
2.运动情况：人走、船行；人停船停；人加速船加速；人减速船减速。
3.原理：动量守恒定律
4.人船速度关系：0=mv1-Mv2.
则v1/v2=M/m,任意时刻速度与质量成反比。
5.人船位移关系：
mx1-Mx2=0, 则x1/x2=M/m。
x1+x2=L L----船的长度
则：x1=mL/(m+M), x2=ML/(M+m)
v1
v2
x1
x2
L
M
m
质量为m的人站在质量为M，长为L的静止小船的右端，小船的左端靠在岸边。当他向左走到船的左端时，船左端离岸多远？
l2 l1
解：先画出示意图。人、船系统动量守恒，总动量始终为零，所以人、船动量大小始终相等。从图中可以看出，人、船的位移大小之和等于L。设人、船位移大小分别为l1、l2 ，则：mv1=Mv2，两边同乘时间t，ml1=Ml2，而l1+l2=L，
∴
应该注意到：此结论与人在船上行走的速度大小无关。不论是匀速行走还是变速行走，甚至往返行走，只要人最终到达船的左端，那么结论都是相同的。
练一练
反冲现象 火箭
反冲现象
定义
火箭
原理
速度决定因素
特点
质量比?????????
?
喷气速度????
?
反冲现象的利用与防止