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(共26張PPT)
第一章 動量守恒定律
第6節(jié) 反沖現(xiàn)象 火箭
火箭的發(fā)射
章魚的運(yùn)動
火箭為什么能離開地球，升入太空，實現(xiàn)飛天夢？章魚、烏賊是怎樣在大海中穿梭自如？
1.認(rèn)識反沖現(xiàn)象，并能舉出幾個反沖運(yùn)動的實例；
2.能結(jié)合動量守恒定律對反沖運(yùn)動做出解釋；
3.了解火箭的飛行原理。
把氣球吹滿氣，然后松手，氣球會怎樣？
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v
M-m
m
F
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01 反沖現(xiàn)象
發(fā)射炮彈時，炮彈從炮筒中飛出，炮身向后運(yùn)動。
用槍射擊時， 子彈向前飛去，槍身向后運(yùn)動。
你還能舉出哪些類似的例子？
1.定義
一個靜止的物體，在內(nèi)力的作用下，分裂為兩個部分，一部分向某個方向運(yùn)動，另一部分必然向相反的方向運(yùn)動。這個現(xiàn)象叫反沖。
2.特點
①物體間相互作用突然發(fā)生，時間短，作用強(qiáng)。
②系統(tǒng)所受外力一 般不為零，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于內(nèi)力。
氣球是如何實現(xiàn)反沖的，在反沖運(yùn)動中，能量如何轉(zhuǎn)化
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M-m
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彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動能
由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動能增加。
由于有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，所以系統(tǒng)的總動能增加。
3.規(guī)律
（2）動量角度:
相互作用的內(nèi)力一般情況下遠(yuǎn)大于外力或在某一方向上內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，所以可以用動量守恒定律或在某一方向上應(yīng)用動量守恒定律來處理。
（3）能量角度:
（1）動力學(xué)角度:
相互作用的兩部分物體內(nèi)力遠(yuǎn)大于作用在任意一部分其上他外力，可近似認(rèn)為任一一部分物體合外力近似等于內(nèi)力，由于內(nèi)力很大，任意部分加速很快。
4.反沖的應(yīng)用與防止
（1）灌溉噴水
（2）噴氣飛機(jī)
你知道在生產(chǎn)生活中和科學(xué)技術(shù)中有哪些地方需要防止反沖帶來的危害嗎？
中國新型履帶式自行榴彈炮炮車的履帶表面有較深的突起抓地鉤型設(shè)計是為了增大摩擦力，止退犁和兩個液壓緩沖器，都是為了在火炮連射時起到“止退”的作用，提高命中精度而精心設(shè)計的。
用步槍射擊時要把槍身抵在肩部，以減少反沖的影響
老舊式的炮車發(fā)射炮彈前需要先固定
古代的火箭（模型）
思考：火箭的飛行應(yīng)用了什么原理，它是靠什么作用來獲得巨大速度的？
箭桿上捆了一個前端封閉的火藥筒，點燃后生成的燃?xì)庖院艽笏俣认蚝髧姵?，箭桿由于反沖而向前運(yùn)動。
02 火箭
現(xiàn)代火箭較古代火箭結(jié)構(gòu)復(fù)雜得多，現(xiàn)代火箭主要由殼體和燃料組成，殼體是圓筒形的，前端是封閉的尖端，后端有尾噴管，燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)鈴奈矅姽苎杆賴姵?，火箭就向前飛去。
1.原理：火箭的飛行應(yīng)用了反沖的原理，靠噴出氣流的反沖作用來獲得巨大速度。
當(dāng)火箭推進(jìn)劑燃燒時，從尾部噴出的氣體具有很大的動量，火箭獲得大小相等、方向相反的動量，因而發(fā)生連續(xù)的反沖現(xiàn)象，隨著燃料的消耗，火箭質(zhì)量減小，加速度增大，當(dāng)燃料完全消耗后，火箭即以獲得的速度沿著預(yù)定軌道飛行。
2.結(jié)構(gòu)：為了提高速度，實行多級（不超過四級）火箭發(fā)射。
3.作用：發(fā)射洲際導(dǎo)彈、人造衛(wèi)星、宇宙飛船。
思考與討論：質(zhì)量為 m 的人在遠(yuǎn)離任何星體的太空中，與他旁邊的飛船相對靜止。由于沒有力的作用，他與飛船總保持相對靜止的狀態(tài)。
這個人手中拿著一個質(zhì)量為 m 的小物體?，F(xiàn)在他以相對于飛船為 u 的速度把小物體拋出。
1. 小物體的動量改變量是多少？
2. 人的動量改變量是多少？
3. 人的速度改變量是多少？
解：
（1）小物體的動量改變量: mu-0= mu
（2）根據(jù)動量守恒， mv′= mu
即：人的動量改變量等于小物體的動量改變量
（3）對物體和人而言，動量守恒，mv′= mu 得： v′=
u
Δm
v
m
思考：假設(shè)火箭在地球表面由靜止起飛時，在極短的時間△t內(nèi)噴出燃?xì)獾馁|(zhì)量為△m，噴出的燃?xì)庀鄬姎馇盎鸺乃俣却笮閡，噴出燃?xì)夂蠡鸺馁|(zhì)量為m,我們設(shè)法計算火箭在這樣一次噴氣后增加的速度 △v。
發(fā)射前的總動量為：
發(fā)射后的總動量為：
系統(tǒng)由動量守恒得：
0
mΔv -Δmu
0= mΔv -Δmu
認(rèn)為動量守恒，設(shè)噴出燃?xì)夂蠡鸺黾拥乃俣葹棣，火箭的速度方向為正方向：
分析：
Δm
m
正方向
燃?xì)馑俣萿
影響火箭飛行速度的主要因素是什么呢？
① 燃?xì)鈬娚涞乃俣?br/>② 火箭的質(zhì)量比（即火箭開始飛行時的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(zhì)量之比）
現(xiàn)代的火箭噴氣速度通常在2000-5000m/s
質(zhì)量比：
Δm/m一般小于10，火箭強(qiáng)度有限
要提高噴氣速度，就要使用高質(zhì)量的燃料， 目前常用的液體燃料是液氫，用液氧做氧化劑。
多級火箭發(fā)射時，較大的第一級火箭燃燒結(jié)束后，便自動脫落，接著第二級、第三級依次工作，燃燒結(jié)束后自動脫落，這樣可以不斷地減小火箭殼體的質(zhì)量，減輕負(fù)擔(dān)。
【問題】衛(wèi)星發(fā)射最小速度為7.9km/s，為如何能提升火箭的發(fā)射速度，解決衛(wèi)星發(fā)射問題？
目前多級火箭一般不超過四級，因為級數(shù)太多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連接機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)質(zhì)量會增加很多，工作可靠性會降低。
拓展：人船模型
例：靜止在水面上的小船長為L，質(zhì)量為M，在船的最右端站有一質(zhì)量為m的人，不計水的阻力，當(dāng)人從最右端走到最左端的過程中，小船移動的距離是多大？
S2
S1
條件:系統(tǒng)動量守衡且系統(tǒng)初動量為零.
結(jié)論:人船對地位移為將二者相對位移按質(zhì)量反比分配關(guān)系
處理方法:利用系統(tǒng)動量守衡的瞬時性和物體間作用的等時性,求解每個物體的對地位移.
-----------①
s1 + s2 = L -----------②
解決“人船模型”問題
1.解前畫出人、船位移草圖
2.運(yùn)動情況：人走、船行；人停船停；人加速船加速；人減速船減速。
3.原理：動量守恒定律
4.人船速度關(guān)系：0=mv1-Mv2.
則v1/v2=M/m,任意時刻速度與質(zhì)量成反比。
5.人船位移關(guān)系：
mx1-Mx2=0, 則x1/x2=M/m。
x1+x2=L L----船的長度
則：x1=mL/(m+M), x2=ML/(M+m)
v1
v2
x1
x2
L
M
m
1.(多選)采取下列哪些措施有利于增加火箭的飛行速度(　　)
A．使噴出的氣體速度更大
B．使噴出的氣體溫度更高
C．使噴出的氣體質(zhì)量更大
D．使噴出的氣體密度更小
AC
2.光滑水平面上停有一質(zhì)量為M的平板小車,小車上站有質(zhì)量均為m的兩個人,兩人朝同一水平方向跳離小車,從而使小車獲得一定的速度,則下列說法正確的是( )
A.兩人同時以2 m/s的速度(相對地面)跳離車比先后以2 m/s 的速度(相對地面)跳離車使小車獲得的速度要大些
B.A項中,應(yīng)該是兩人先后跳離時,小車獲得的速度大
C.A項中的結(jié)論應(yīng)該是兩種跳離方式使小車獲得的速度一樣大
D.A項兩種跳離方式使小車獲得的速度不相等,但無法比較哪種跳法小車獲得的速度大
C
3. (多選) 如圖，質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為M的車的一端，m>M，車相對于地面靜止。在人由一端走到另一端的過程中，人重心高度不變，空氣阻力、車與地面間的摩擦力均可以忽略不計（　　 ）
A．人對車的沖量大小大于車對人的沖量大小
B．人發(fā)生的位移大小大于車發(fā)生的位移大小
C．人運(yùn)動越快，人和車的總動量越大
D．不管人運(yùn)動多快，車和人的總動量不變
BD
反沖現(xiàn)象 火箭
反沖現(xiàn)象
定義：靜止或運(yùn)動的物體分離出一部分物體 ，使另一部分向相反方向運(yùn)動的現(xiàn)象
規(guī)律
反沖現(xiàn)象的應(yīng)用與防止
火箭
飛行的原理---利用反沖現(xiàn)象
決定火箭最終飛行速度的因素
噴氣速度
質(zhì)量比
特點：
物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運(yùn)動
系統(tǒng)總動能增加

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