1.6反冲现象 火箭 —2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册课件（15张PPT）
文档属性
| 名称 | 1.6反冲现象 火箭 —2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册课件（15张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 43.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-06-06 16:45:27 | ||
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文档简介
(共15张PPT)
●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●
1.6反冲现象
火箭
第一章
动量守恒定律
火箭的发射
章鱼的运动
火箭为什么能离开地球，升入太空，实现飞天梦？章鱼、乌贼是怎样在大海中穿梭自如？
一、反冲现象
根据动量守恒定律，如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反方向运动。这种现象叫反冲。
一、反冲现象
1.反冲运动特点：
（1）系统内力远远大于外力，系统动量守恒。
（2）有其他形式的能转化为动能，系统动能增加。
2.反冲运动的原理
反冲运动是系统内力作用的结果。在发生反冲运动的过程中,系统所受到的外力远远小于内力,遵循动量守恒定律。
作用前：P
=
0
作用后:
P'
=
m1
v
1+
m2
v2
则根据动量守恒定律有：
P'
=
P
即
m1v1
+
m2v2
=
0
故有：v2
=
?
(
m1
/
m2
)
v1
负号就表示作用后的两部分运动方向相反
3.反冲现象的应用及防止：
喷灌装置的自动旋转
一、反冲现象
(1)应用：
反击式水轮机
是大型水力发电站应用最广泛的水轮机。它是靠水流的反冲作用旋转的。
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？
用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响
枪身的反冲会影响射击的准确性，
3.反冲现象的应用及防止：
一、反冲现象
(2)防止：
都是为了增大摩擦力，防止炮车后退。
止退犁，看到了吗？
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
4.反冲现象的典型应用——人船模型
一、反冲现象
(1)两位同学在公园里划船,当小船离码头大约1.5
m左右时,有一位同学心想:自己在体育课上立定跳远的成绩从未低过2
m,跳到岸上绝对没有问题,于是她纵身一跃,结果却掉在水里,她为什么不能如她想的那样跳上岸呢?(不计水的阻力)
要点提示:因为她起跳时和船相互作用,给船一个向后的作用力,船后退,这样她相对于岸的速度就小于起跳时相对于船的速度,因此会掉进水里。
(2)人在漂浮在水面上的小船上行走,小船同时向相反的方向运动,把这个情景抽象成模型:如图所示,长为l、质量为m0的小船停在静水中,一个质量为m的人立在船头,若不计水的阻力,当人从船头走到船尾的过程中,船和人相对地面的位移各是多大?
4.反冲现象的典型应用——人船模型
一、反冲现象
要点提示:选人和船组成的系统为研究对象,由于人从船头走到船尾的过程中,系统动量守恒,人起步前系统的总动量为0,当人加速前进时,船加速后退,人停下时,船也停下来。设某一时刻人的速度为vm,船的速度为vm0,根据动量守恒定律有mvm-m0vm0=0,
因为在人从船头走到船尾的整个过程中,每一时刻系统都满足动量守恒定律,所以每一时刻人的速度与船的速度之比都与它们的质量之比成反比,从而可以判断,在人从船头走到船尾的过程中,人的位移xm与船的位移xm0之比,也应与它们的质量之比成反比,由图可以看出xm+xm0=l。③
上面各式是人船模型中的关系式。
二
火箭
1.火箭：
2.工作原理：动量守恒定律
极短时间Δt内
Δm
—
喷射燃气质量
u
—
喷出燃气相对喷气前火箭的速度
m
—
喷出燃气后火箭的质量
Δv
—
一次喷气后火箭增加的速度
现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得反作用力向前推进的飞行器.
以火箭为参考系，火箭和燃气的总动量守恒
解得
3.火箭能达到的最大飞行速度，主要取决于两个因素
（1）喷气速度
（2）火箭质量比：
现代液体燃料火箭的喷气速度约为2.5km/s，提高到3~4km/s需要很高的技术水平
这个比值一般小于10，否则火箭结构的强度会出现问题
火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比
4.现代火箭的应用
作为运载工具，发射探测仪器、常规弹头、核弹头、人造卫星和宇宙飞船
二
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.
特点
3.
规律：动量守恒
4.利用与防止
火箭
1.
原理：反冲运动
2.
速度
①喷气速度v
②质量比M/m
人船模型
1.一个连同装备共有100kg的宇航员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45m的位置与飞船处于相对静止的状态.装备中有一个高压气源，能以50m/s的速度喷出气体.航天员为了能在10min时间内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
解：宇航员飞回飞船需要的速度v为
设气体速度为v1，根据动量守恒
解得
2.一架喷气式飞机，飞行速度是800m/s，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于800m/s，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机的飞行方向相同的.如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？
解：设飞机的质量为m1，喷出的气体质量为m。取飞机喷气前速度v0为的方向为正方向，喷出的气体的速度为v1，v1与v0的方向相同，由动量守恒定律
解得
由于v0>0,v1>0,且v0>v1，故有v2>v0，因此飞机的速度还会增加
3.一火箭喷气发动机每次喷出m＝200g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1000
m/s.设火箭质量M＝300
kg，发动机每秒钟喷气20次.
(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？
规定与v相反的方向为正方向
设喷出三次气体后，火箭的速度为v3，
以火箭和喷出的三次气体为研究对象，据动量守恒定律得：
(M－3m)v3－3mv＝0，故v3≈2
m/s
(2)运动第1s末，火箭的速度多大？
解：
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1.6反冲现象
火箭
第一章
动量守恒定律
火箭的发射
章鱼的运动
火箭为什么能离开地球，升入太空，实现飞天梦？章鱼、乌贼是怎样在大海中穿梭自如？
一、反冲现象
根据动量守恒定律，如果一个静止的物体在内力的作用下分裂为两部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反方向运动。这种现象叫反冲。
一、反冲现象
1.反冲运动特点：
（1）系统内力远远大于外力，系统动量守恒。
（2）有其他形式的能转化为动能，系统动能增加。
2.反冲运动的原理
反冲运动是系统内力作用的结果。在发生反冲运动的过程中,系统所受到的外力远远小于内力,遵循动量守恒定律。
作用前：P
=
0
作用后:
P'
=
m1
v
1+
m2
v2
则根据动量守恒定律有：
P'
=
P
即
m1v1
+
m2v2
=
0
故有：v2
=
?
(
m1
/
m2
)
v1
负号就表示作用后的两部分运动方向相反
3.反冲现象的应用及防止：
喷灌装置的自动旋转
一、反冲现象
(1)应用：
反击式水轮机
是大型水力发电站应用最广泛的水轮机。它是靠水流的反冲作用旋转的。
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？
用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响
枪身的反冲会影响射击的准确性，
3.反冲现象的应用及防止：
一、反冲现象
(2)防止：
都是为了增大摩擦力，防止炮车后退。
止退犁，看到了吗？
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
4.反冲现象的典型应用——人船模型
一、反冲现象
(1)两位同学在公园里划船,当小船离码头大约1.5
m左右时,有一位同学心想:自己在体育课上立定跳远的成绩从未低过2
m,跳到岸上绝对没有问题,于是她纵身一跃,结果却掉在水里,她为什么不能如她想的那样跳上岸呢?(不计水的阻力)
要点提示:因为她起跳时和船相互作用,给船一个向后的作用力,船后退,这样她相对于岸的速度就小于起跳时相对于船的速度,因此会掉进水里。
(2)人在漂浮在水面上的小船上行走,小船同时向相反的方向运动,把这个情景抽象成模型:如图所示,长为l、质量为m0的小船停在静水中,一个质量为m的人立在船头,若不计水的阻力,当人从船头走到船尾的过程中,船和人相对地面的位移各是多大?
4.反冲现象的典型应用——人船模型
一、反冲现象
要点提示:选人和船组成的系统为研究对象,由于人从船头走到船尾的过程中,系统动量守恒,人起步前系统的总动量为0,当人加速前进时,船加速后退,人停下时,船也停下来。设某一时刻人的速度为vm,船的速度为vm0,根据动量守恒定律有mvm-m0vm0=0,
因为在人从船头走到船尾的整个过程中,每一时刻系统都满足动量守恒定律,所以每一时刻人的速度与船的速度之比都与它们的质量之比成反比,从而可以判断,在人从船头走到船尾的过程中,人的位移xm与船的位移xm0之比,也应与它们的质量之比成反比,由图可以看出xm+xm0=l。③
上面各式是人船模型中的关系式。
二
火箭
1.火箭：
2.工作原理：动量守恒定律
极短时间Δt内
Δm
—
喷射燃气质量
u
—
喷出燃气相对喷气前火箭的速度
m
—
喷出燃气后火箭的质量
Δv
—
一次喷气后火箭增加的速度
现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得反作用力向前推进的飞行器.
以火箭为参考系，火箭和燃气的总动量守恒
解得
3.火箭能达到的最大飞行速度，主要取决于两个因素
（1）喷气速度
（2）火箭质量比：
现代液体燃料火箭的喷气速度约为2.5km/s，提高到3~4km/s需要很高的技术水平
这个比值一般小于10，否则火箭结构的强度会出现问题
火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比
4.现代火箭的应用
作为运载工具，发射探测仪器、常规弹头、核弹头、人造卫星和宇宙飞船
二
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.
特点
3.
规律：动量守恒
4.利用与防止
火箭
1.
原理：反冲运动
2.
速度
①喷气速度v
②质量比M/m
人船模型
1.一个连同装备共有100kg的宇航员，脱离宇宙飞船后，在离飞船45m的位置与飞船处于相对静止的状态.装备中有一个高压气源，能以50m/s的速度喷出气体.航天员为了能在10min时间内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
解：宇航员飞回飞船需要的速度v为
设气体速度为v1，根据动量守恒
解得
2.一架喷气式飞机，飞行速度是800m/s，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于800m/s，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机的飞行方向相同的.如果在这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？
解：设飞机的质量为m1，喷出的气体质量为m。取飞机喷气前速度v0为的方向为正方向，喷出的气体的速度为v1，v1与v0的方向相同，由动量守恒定律
解得
由于v0>0,v1>0,且v0>v1，故有v2>v0，因此飞机的速度还会增加
3.一火箭喷气发动机每次喷出m＝200g的气体，气体离开发动机喷出时的速度v＝1000
m/s.设火箭质量M＝300
kg，发动机每秒钟喷气20次.
(1)当第三次喷出气体后，火箭的速度多大？
规定与v相反的方向为正方向
设喷出三次气体后，火箭的速度为v3，
以火箭和喷出的三次气体为研究对象，据动量守恒定律得：
(M－3m)v3－3mv＝0，故v3≈2
m/s
(2)运动第1s末，火箭的速度多大？
解：