第五节 反冲运动 火箭

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1、第八章动量第五节反冲运动火箭[教学目标]1、知道什么是反冲运动和反冲运动在技术上的应用；2、知道火箭的飞行原理和主要用途；3、了解航天技术的发展和宇宙航行。[教学重点]：理解反冲运动的要领及其主要特点。[教学难点]：用动量守恒去分析反冲运动。[教学方法]：自学、讲授，练习相结合[教学过程]：复习：动量守恒定律的内容是什么？条件是什么？引课：反冲是生活和生产实践中常见的一种现象，它是动量守恒所导致的必然结果，在许多场合反冲是不利的，如大炮的射击，由炮身的反冲会影响炮弹的出口速度和准确瞄准，但还有许多场合，恰好是利用了反冲，如喷

2、气式飞机和火箭就是利用反冲来工作。（学生先看书，完成学生用部分的内容）一、反冲演示：将一个吹起的气球放手后，气球会沿着与气球口相反的方向飞出。1、反冲运动：物体通过分离出一部分物体，使另一部分向相反方向运动的现象，叫做反冲运动。被分离的一部分物体可以是高速喷射出的气体、液体，也可以是被弹出的固体。例如，火箭，喷气式飞机，反击式水轮机，灌溉喷水器，烟花等。2、反冲运动的特点：反冲运动和碰撞、爆炸有相似之处，相互作用力常为变力，且作用力大，一般都满足内力远大于外力，所以反冲运动可用动量守恒定律来处理，在反冲运动中有其他形式的能转

3、变为机械能，所以系统的总动能增加。3、反冲运动的利弊：⑴利：灌溉喷水器，当水从弯管中的喷嘴中射出时，弯管受到水的反冲作用而旋转，这是因为水从弯管中射出时，它具有动量，根据动量守恒定律可知，弯管就应向相反的方向运动，又因管可绕中心的轴转动，因而管受反冲作用向相反方向转动从而自动改变喷水的方向。反击式水轮机，使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转的，从而带动发电机发电。火箭，喷气式飞机，烟花等是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度。⑵弊：用枪发射子弹时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，枪身的反冲是影响射击时准确性的主要原

4、因，还会影响射击时子弹的射程。二、火箭1、火箭：现代火箭是指一种靠喷射高温燃气获得反作用力向前推进的飞行器。2、火箭的工作原理：动量守恒定律。当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭获得大小相等，方向相反的动量。因而发生连续的反冲现象，随着推进剂的消耗，火箭的质量逐渐减小，加速度不断增大，当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空是轨道飞行。3、火箭的组成：⑴壳体：壳体内能运载弹头，人造卫星，空中探测器等物件。⑵燃料：由燃料（液氢）和氧化剂（液氧）组成。4、火箭飞行能达到的最大飞行速度，

5、主要决定于两个因素：高二物理教案：赵春光第八章动量⑴喷气速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2.5km/s。⑵质量比：火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比。现代火箭能达到的质量比不超过10。在现代技术的条件下，一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星要用多级火箭。5、现代火箭的主要用途：利用火箭作为运载工具，例如发射探测仪器，常规弹头和核弹头，人造卫星和宇宙飞船等。6、我国的火箭技术已跨入了世界先进行列。三、应用举例1、抛出物为固体例1、高射炮的炮筒与水平面的夹角α=60°，当它以v0=100m/s

6、的速度发射炮弹时，炮身反冲后退，已知炮弹的质量m=10kg，炮身质量M=200kg，炮身与地面的动摩擦因素μ=0.2，则炮身后退多远才停下？解析：在发射炮弹的短暂时间内，对炮弹和炮身所组成的系统在水平方向动量守恒，以炮弹水平分速度的方向为正，则有：mv0cosα－Mv′=0，得炮身获得的反冲速度v′=mv0cosα/M=2.5m/s，炮身后退过程由动能定理得：－μMgs=0－Mv′2/2，所以后退距离s=v′2/2μg=1.56m。练习1、爆竹的质量M=0.3kg，其中火药的质量m=30g，其燃烧时产生的气体以v=160m/

7、s的对地速度离开爆竹，不计空气阻力，求爆竹能升到多高？（g=10m/s2）解析：由动量守恒得：(M－m)v′－mv=0，∴v′=mv/(M－m)=160/9m/s，∴爆竹升高H=v′2/2g=15.8m。2、抛出物为流体例2、(L1514T)质量为4t的火箭，其喷出气体对地的速度为500m/s，则：⑴它至少每秒喷出质量为多少的气体，才能开始上升？⑵如果要以2m/s2的加速度上升，则每秒可喷出多少气体？⑶火箭上升后，由于继续喷气，火箭质量将逐渐变小，如果喷气对地速度保持不变，要维持不变的上升加速度，则每秒喷出的气体的质量应如何

8、变化？（g=10m/s2）解析：⑴当喷出的气体对火箭的平均冲力大于重力时，火箭才能开始上升，由F=mv/t＞(M－m)g，t=1s，得m＞Mg/(v+g)=78.4kg。⑵设a=2m/s2时，每秒喷出气体的质量为m′，则由牛顿第二定律得，mv′/t－(M－m′)g=(M－m′)a，t=1s