高中物理选修3-5 5反冲运动---火箭课件


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看 你知道章鱼,乌贼怎样游泳吗? 图 想 它们先把水吸入体腔,然后用力压水,通 象 过身体前面的孔喷出,使身体很快的运动 与 你认为章鱼、乌贼游泳时运用了什么原理 思 呢? (反冲) 考
乌 贼

章 鱼

§5 反冲运动

火箭

一、反冲运动
1. 定义:

一个静止的物体在内力的作用下分裂为 两个部分,一部分向某一方向运动另一 部分必然向相反的方向运动。这个现象 叫做反冲
注:被分离的一部分物体可以是高速喷

射出的液体、气体,也可以是固体.

2. 特 点:
a. 内力作用下

系统所受合外力为零或在某一方向 上所受合外力为零。则在全过程中 动量守恒(或单方向动量守恒); 内力远大于合外力

b. 一个物体分为两个部分

c.两部分运动方向相反

3. 原理:

遵循动量守恒定律

作用前:P = 0 作用后: P' = m v + M V 则根据动量守恒定律有: P' = P 即 m v + M V = 0 故有:V = ? ( m / M ) v (负号就表示作用后的两部分运动方向相反 有其它形式的能转化为机械能,机械能不守 恒)

4.应用

水上飞人

5.防止

用枪射击时,子弹向前飞去,枪身发生反冲向后 运动。枪身的反冲会影响射击的准确性,所以用 步枪射击时要把枪身抵在肩部,以减少反冲的影 响。

1.同学们是不是在电影里看到,火炮在发射时炮 管一缩一伸的运动?有的人称之为:缩头炮。为 什么炮管要做这样的运动呢? 巨大的反冲作用就全靠炮身的材料硬度抵消 了,这样的结果是火炮的寿命大大减少,这显 然是不合理的设计。 2.我们如何既避免反冲危害又能保证命中精度呢? 我们要设计一种装置,它可以先允许炮身做 反冲运动,并把这种运动能量储存为弹性势能, 等反冲运动结束时,再利用储存的那部分能量使 炮身复位,这就是火炮缓冲器的作用。这样火炮 既解决了寿命问题又兼顾了连发精度问题,做到 了合理设计。

二、火箭

1.古代火箭 古代火箭的发展经历了哪些阶段?
宋代 明代 现代

火箭模型

明(公元1368-1644年)。 长108厘米。在箭支前端缚火药 筒,利用火药向后喷发产生的反 作用力把箭发射出去。这是世界 上最早的喷射火器。

最早的载人火箭的记 录是明代一名叫万户 的人,他坐在绑有几 十支火箭的椅子上。 手拿两个大风筝,叫 人点燃火箭,想使自 己飞上天去,但他失 败了,而且为此献出 了生命。他的为科学 献身的精神是令人敬 佩和值得我们学习的。

2.现代火箭

火箭

工作原理:动量守恒定律
1.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 2.火箭的工作原理
当火箭的推进剂燃烧时,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 进剂的燃烧,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间轨道飞 行。

例1
火箭飞行时在极短时间Δt时间内喷射燃气的质量是 Δm,喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是u,喷出 燃气后火箭的质量是m。求这次喷气后火箭获得的 速度Δv。(忽略阻力和重力的影响)
解:以喷气前的火箭为参考系 由动量守恒得:0=mΔv + Δmu

Δv = -u(Δm/m)

通过Δv = -Δmu/m式可以看出火 箭所获得的速度与哪些因素有关? u越大、
Δm/m越大:即火箭喷出的质量与喷出燃气后火 箭质量之比越大。

火箭获得的速度越大。

影响火箭飞行速度的主要因素是什么呢?

* 燃气喷射的速度(现代火箭喷气速度在
2000~4000m/s)
如何提高火箭燃气的喷射速度?(有限)

答:要提高喷气速度,就要使用高质量的燃料, 目 前常用的液体燃料是液氢,用液氧做氧化剂。

*火箭的质量比(即火箭起飞时的质量与火箭 除燃料外的箭体质量之比)。
注:目前的技术条件下,火箭的质量比在6-10 左右,要发射人 造卫星,用一级火箭还 不能达到所需的速度(达不到7.9km/s) ,必 须用多级火箭。

长 征 五 号 结 构 图

运载火箭一般采用 液体推进剂,第一、 二级多用液氧、煤 油或四氧化二氮、 偏二甲肼。末级用 液氧、液氢高能推 进,称为低温液体 火箭,技术比较复 杂,目前只有美国、 俄斯、法国、中国 和日本等少数几个 国家掌握低温液体 火箭技术

三.我国航天事业的发展
东方红一号 一中 人国 是太 空 翟行 志走 刚第

我国自1956年建立了专门的航天研究机构 到现在,火箭技术有了长足的发展。1964 年6月,我国自行研制的运载火箭首次升 空。1970年4月24日,我国第一颗人造卫 星一次发射成功。我国的大型系列运载火 箭以“长征”命名,至今已经完成100多 次各种卫星的发射任务,成功地实现了载 人航天飞行,并在国际航天市场占有一席 之地。我国的火箭技术已经跨入了世界先 进行列。

酒泉卫星发射中心
发射架

发射场

天宫一号

西昌卫星发射中心

太原卫星发射中心

中国歼-10

? 美政府智库——“美国科学家联盟”认为,歼-10优于台军 的主力战机。歼-10最大巡航速度2.2马赫,升限18000米, 作战半径1100公里,最大航程2500公里,可以接受空中 加油,从而使得航程倍增,整体性能优于台湾空军列装的 F-16A和“幻影2000-5”。尽管在未来台海冲突中,战机 的可靠性、电子设备性能、人员素质、战术训练与美军的 驰援等,都是胜负的关键,但是中国大陆一旦大量装备歼 -10来压制台湾,台海的空中力量对比将迅速向大陆倾斜。 《汉和防务评论》杂志认为,歼-10在研制过程中的各 项技术标准,都是立足于赶超台湾空军F-16A/B战斗机的。 经过综合评估,歼-10已领先F-16A/B。在发动机方面, 歼-10战机的发动机推力已经接近F16C/D战斗机的动力标 准,明显高于台军使用的F-16A/B战斗机。这意味着歼10比F-16A/B战机能更加快速地升空,携带更多弹药,在 空中格斗中占据机动性能优势。

美国:F16

美国:隐形“117”

反 冲 运 动 火 箭

反 冲 运 动

1.定义:静止或运动的物体分离出一部 分物体 ,使另一部分向相反方向运动的 现象叫反冲运动。
2.反冲运动中一般遵循动量守恒定律 3 . 防止:射击时,用肩顶住枪身 1.飞行的原理---利用反冲运动 应用:反击式水轮机、喷气式飞机 、火箭等

火 箭 2.决定火箭最终飞行速度的因素

喷气速度
质量比

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