1、 5 反冲运动 火箭一、反冲运动一、反冲运动1.定义：定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂为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。这个现象部分必然向相反的方向运动。这个现象叫做反冲叫做反冲注：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.特特 点：点：b.一个物体分为两个部分一个物体分为两个部分3.原理：原理：作用前：作用前：P =0作用后作用后:P=m v+M V则根据动量守恒定律有：则根据动量守恒定律有：P=P即即 m v+M V=0 故有：故有：V=(m/M)v（负号就表示作用后
2、的两部分运动方向相反（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，机械能不守有其它形式的能转化为机械能，机械能不守恒恒)a.内力作用下内力作用下遵循动量守恒定律遵循动量守恒定律c.两部分运动方向相反两部分运动方向相反系统所受合外力为零或在某一方向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）；动量守恒（或单方向动量守恒）；内力远大于合外力内力远大于合外力 4.应用应用水上飞人水上飞人用枪射击时，子弹向前飞去，枪身发生反冲向后用枪射击时，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
3、以用运动。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，以减少反冲的影步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。响。5.防止防止1.1.同学们是不是在电影里看到，火炮在发射时炮同学们是不是在电影里看到，火炮在发射时炮管管一缩一伸一缩一伸的运动？有的人称之为：缩头炮。为的运动？有的人称之为：缩头炮。为什么炮管要做这样的运动呢？什么炮管要做这样的运动呢？我们要设计一种装置，它可以先允许炮身做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，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等反冲运动结束时，再利用
4、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。了合理设计。2.我们如何既避免反冲危害又能保证我们如何既避免反冲危害又能保证命中精度呢？命中精度呢？巨大的反冲作用就全靠炮身的材料硬度抵消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。然是不合理的设计。二、火箭二、火箭古代火箭的发展经历了哪些阶段？古代火箭的发展经历了哪些阶段？宋代宋代明代明代现代现代1.古代火
5、箭古代火箭火箭模型火箭模型明（公元明（公元13681644年）。年）。长长108厘米。在箭支前端缚火药厘米。在箭支前端缚火药筒，利用火药向后喷发产生的反筒，利用火药向后喷发产生的反作用力把箭发射出去。这是世界作用力把箭发射出去。这是世界上最早的喷射火器。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。火箭火箭2.现代火箭现代火箭工作原理：动量守恒定律工作原理：动量守恒定律1.火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得火箭是指一种靠喷射
6、高温高压燃气获得反作用力向前推进的飞行器反作用力向前推进的飞行器2.火箭的工作原理火箭的工作原理当火箭的推进剂燃烧时，从尾部喷出的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即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。行。工作原理：动量守恒定
7、律工作原理：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反作用力向前推进的飞行器2.火箭的工作原理火箭的工作原理当火箭的推进剂燃烧时，从尾部喷出的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，火箭速度不断增大，当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿
8、着预定的空间轨道飞即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。行。工作原理：动量守恒定律工作原理：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反作用力向前推进的飞行器2.火箭的工作原理火箭的工作原理当火箭的推进剂燃烧时，从尾部喷出的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，加进剂的燃烧，火箭的质量逐渐减小，加速度
9、不断增大，当推进剂燃尽时，火箭速度不断增大，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即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。行。工作原理：动量守恒定律工作原理：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反作用力向前推进的飞行器2.火箭的工作原理火箭的工作原理当火箭的推进剂燃烧时，从尾部喷出的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，随着推量，因而发生连续的反冲现象
10、，随着推进剂的燃烧，火箭的质量逐渐减小，加进剂的燃烧，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即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。行。工作原理：动量守恒定律工作原理：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反作用力向前推进的飞行器例例1火箭飞行时在极短时间火箭飞行时在极短时间t时间内喷射燃气的质量是时间内喷射燃气的质量是m，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是u，喷出，喷出燃气后火箭的质量是燃气后火箭的质量是m。
11、求这次喷气后火箭获得的。求这次喷气后火箭获得的速度速度v。（忽略阻力和重力的影响）。（忽略阻力和重力的影响）由动量守恒得：由动量守恒得：0=mv +mu 解：以喷气前的火箭为参考系解：以喷气前的火箭为参考系v=-u(m/m)通过通过v=-mu/m式式可以看出火可以看出火箭所获得的速度与哪些因素有关箭所获得的速度与哪些因素有关?u越大、越大、m/m越大：即火箭喷出的质量与越大：即火箭喷出的质量与喷出燃气后喷出燃气后火火箭质量之比越大。箭质量之比越大。火箭获得的速度越大。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？影响火箭飞行速度的主要因素是什么呢？*燃气燃气喷射的速度喷射的速度（现代
12、火箭喷气速度在20004000m/s）如何提高火箭燃气的喷射速度？（有限）如何提高火箭燃气的喷射速度？（有限）*火箭的质量比火箭的质量比（即火箭起飞时的质量与火箭（即火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比）。除燃料外的箭体质量之比）。答：要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料，答：要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料，目目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂。前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂。注：目前的技术条件下，火箭的质量比在注：目前的技术条件下，火箭的质量比在6-10 左右，要发射人左右，要发射人造卫星，用一级火箭还造卫星，用一级火箭还 不能达到所需的速度不能达到所需的速度(达
13、不到达不到7.9km/s），必，必须用多级火箭。须用多级火箭。长征五号结构图长征五号结构图运载火箭一般采用运载火箭一般采用液体推进剂，第一、液体推进剂，第一、二级多用液氧、煤二级多用液氧、煤油或四氧化二氮、油或四氧化二氮、偏二甲肼。末级用偏二甲肼。末级用液氧、液氢高能推液氧、液氢高能推进，称为低温液体进，称为低温液体火箭，技术比较复火箭，技术比较复杂，目前只有美国、杂，目前只有美国、俄斯、法国、中国俄斯、法国、中国和日本等少数几个和日本等少数几个国家掌握低温液体国家掌握低温液体火箭技术火箭技术三三.我国航天事业的发展我国航天事业的发展东方红一号东方红一号中国太空行走第中国太空行走第一人是一人是
14、 翟志刚翟志刚 东方红一号东方红一号中国太空行走第中国太空行走第一人是一人是 翟志刚翟志刚 东方红一号东方红一号中国太空行走第中国太空行走第一人是一人是 翟志刚翟志刚 东方红一号东方红一号中国太空行走第中国太空行走第一人是一人是 翟志刚翟志刚 东方红一号东方红一号中国太空行走第中国太空行走第一人是一人是 翟志刚翟志刚 东方红一号东方红一号我国自我国自1956年建立了专门的航天研究机构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。到现在，火箭技术有了长足的发展。1964年年6月，我国自行研制的运载火箭首次升月，我国自行研制的运载火箭首次升空。空。1970年年4月月24日，我国第一颗人
15、造卫日，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星一次发射成功。我国的大型系列运载火箭以箭以“长征长征”命名，至今已经完成命名，至今已经完成100多多次各种卫星的发射任务，成功地实现了载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之地。我国的火箭技术已经跨入了世界先进行列。进行列。天宫一号 发射架 发射场 酒泉卫星发射中心酒泉卫星发射中心西昌卫星发射中心西昌卫星发射中心太原卫星发射中心太原卫星发射中心中国歼-10 美政府智库美政府智库“美国科学家联盟美国科学家联盟”认为，歼认为，歼-
16、10优于台军优于台军的主力战机。歼的主力战机。歼-10最大巡航速度最大巡航速度2.2马赫，升限马赫，升限18000米，米，作战半径作战半径1100公里，最大航程公里，最大航程2500公里，可以接受空中公里，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和和“幻影幻影2000-5”。尽管在未来台海冲突中，战机。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驰援等，都是胜负的关键，但是中国大陆一
17、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。来压制台湾，台海的空中力量对比将迅速向大陆倾斜。汉和防务评论汉和防务评论杂志认为，歼杂志认为，歼-10在研制过程中的各在研制过程中的各项技术标准，都是立足于赶超台湾空军项技术标准，都是立足于赶超台湾空军F-16A/B战斗机的。战斗机的。经过综合评估，歼经过综合评估，歼-10已领先已领先F-16A/B。在发动机方面，。在发动机方面，歼歼-10战机的发动机推力已经接近战机的发动机推力已经接近F16C/D战斗机的动力标战斗机的动力标准，明显高于台军使用的准，明显高于台军使用的F-16A/B战斗机。这意味着歼战斗机。这意味着歼-10比比
18、F-16A/B战机能更加快速地升空，携带更多弹药，在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。空中格斗中占据机动性能优势。美国：F16美国：隐形“117”例2 如图所示，长为如图所示，长为L、质量为、质量为M的小船停的小船停在静水中，一个质量为在静水中，一个质量为m的人站在船头，的人站在船头，若不计水的阻力，当人从船头走到船尾若不计水的阻力，当人从船头走到船尾的过程中，船和人对地面的位移各是多的过程中，船和人对地面的位移各是多少？少？2mS LM m=+1,MS L M m=+2mS LM m=+2mS LM m=+2mS LM m=+S人=L-S船S船若有两个或两个以
19、上的物体组成的系统且相互作用前各物若有两个或两个以上的物体组成的系统且相互作用前各物体均静止体均静止,相互作用后均发生运动，系统所受合外力为零相互作用后均发生运动，系统所受合外力为零或在某一方向上所受合外力为零。则或在某一方向上所受合外力为零。则在全过程中动量守恒在全过程中动量守恒（或单方向动量守恒），则这一系统在全过程中的平均动（或单方向动量守恒），则这一系统在全过程中的平均动量也必定守恒。量也必定守恒。人船模型及其应用人船模型及其应用则由则由 0=m1v1-m2v2（其中其中v1、v2是平均速度）是平均速度）得推论：得推论：m1s1=m2s2,使用时应明确使用时应明确s1、s2必须是相必须
20、是相对同一惯性参考系的大小。对同一惯性参考系的大小。1、首先根据动量守恒确定两物体绝对位移大小之比等于它首先根据动量守恒确定两物体绝对位移大小之比等于它们各自质量的反比关系，即们各自质量的反比关系，即：2、其次由几何关系确定两物体的绝对位移大小之和等其次由几何关系确定两物体的绝对位移大小之和等于相对位移的关系，即于相对位移的关系，即 S=L相对相对l解题规律：解题规律：S mS m=解题关键解题关键确定两物体的相对位移和绝对位移确定两物体的相对位移和绝对位移之间的关系之间的关系、系统满足动量守恒定律系统满足动量守恒定律、物体相互作用前均静止物体相互作用前均静止条件条件反冲运动反冲运动 火箭火箭反冲运动反冲运动1 1定义：静止或运动的物体分离出一部定义：静止或运动的物体分离出一部分物体分物体 ，使另一部分向相反方向运动的，使另一部分向相反方向运动的现象叫反冲运动现象叫反冲运动。2反冲运动中一般遵循动量守恒定律反冲运动中一般遵循动量守恒定律3应用：反击式水轮机、应用：反击式水轮机、喷气式飞机喷气式飞机、火箭等、火箭等防止：射击时，用肩顶住枪身防止：射击时，用肩顶住枪身火火箭箭1飞行的原理飞行的原理-利用反冲运动利用反冲运动2决定火箭最终飞行速度的因素决定火箭最终飞行速度的因素喷气速度喷气速度质量比质量比欢迎指正欢迎指正再见再见
