1、第第6 6节节 反冲现象反冲现象 火箭火箭第一章第一章 动量守恒定律动量守恒定律20192019版新人教版高中物理版新人教版高中物理选择性必修选择性必修 第一册第一册问题导入你知道章鱼、乌贼是怎样游动的吗？它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快地运动。章鱼能够调整喷水的方向，这样可以使得身体向任意方向前进。章鱼游动时体现了什么物理原理？观察并思考？通过以下现象请抽象概括出什么叫反冲？通过以下现象请抽象概括出什么叫反冲？反冲运动都体现了什么原理？反冲运动都体现了什么原理？2.2.特特 点：点：b.b.一个物体分为两个部分一个物体分为两个部分3.3.原理：原理：a.
2、a.内力作用下内力作用下c.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一、反冲现象一、反冲现象1.1.定义：定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，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。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（这个现象叫做反冲（recoilrecoil）。）。反冲反冲121222
3、11-0vmmvvmvm 2222112121vmvmE其他1.把一个气球吹起来，用手捏住把一个气球吹起来，用手捏住气球的通气口，然后突然放开，气球的通气口，然后突然放开，让气体喷出，观察气球的运动。让气体喷出，观察气球的运动。做一做、并解释原因做一做、并解释原因2.如图如图,把弯管装在可旋转的盛水把弯管装在可旋转的盛水容器的下部。当水从弯管流出容器的下部。当水从弯管流出时，时，容器就旋转起来。容器就旋转起来。气球的反冲.rm4反冲现象的应用和防止（1）反冲现象的反冲现象的应用：应用：农田、园林的喷灌装置能够一边喷水一边旋转，这是因为水从喷农田、园林的喷灌装置能够一边喷水一边旋转，这是因为水从
4、喷口喷出时，喷管因反冲而旋转。口喷出时，喷管因反冲而旋转。反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋反击式水轮机是使水从转轮的叶片中流出，使转轮由于反冲而旋转，从而带动发电机发电。转，从而带动发电机发电。喷气式飞机和火箭的飞行是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大喷气式飞机和火箭的飞行是靠喷出的气流的反冲作用而获得巨大的速度，等等。的速度，等等。喷气背包中国首飞：秒变钢铁侠喷气背包中国首飞：秒变钢铁侠_标清标清_clip（2）避免有害的反冲运动）避免有害的反冲运动 射击射击时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，时，子弹向前飞去，枪身向后发生反冲，这就会影响射击准确性等。所以用步枪射击时
5、要把枪这就会影响射击准确性等。所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。身抵在肩部，以减少反冲的影响。Mvmv 00Mmvv0（2）避免有害的反冲运动）避免有害的反冲运动电影里经常看到，火炮在发射时炮管一缩一伸的运动。电影里经常看到，火炮在发射时炮管一缩一伸的运动。有的人称之为：缩头炮。巨大的反冲作用就全靠炮身的有的人称之为：缩头炮。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，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。这显然是不合理的设计。我们要设计一种装置，它可以先允许炮身做反冲运动，并我们要设计一种装置，它可以先允许炮身做
6、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。作用。【思考与讨论思考与讨论】我们如何既避免反冲危害我们如何既避免反冲危害又能保证命中精准度呢？又能保证命中精准度呢？自行火炮的止退犁和缓冲器（2）避免有害的反冲运动）避免有害的反冲运动 中国新型自行榴弹炮装在履带式的车辆上且履带表面有较深的突起中国新型自行榴弹炮装在履带式的车辆上且履带表面有较深的突起抓地钩型设计是为了增大摩擦力，止退。止退犁和两个液压缓冲器，都抓地钩型设计是为
7、了增大摩擦力，止退。止退犁和两个液压缓冲器，都是为了提高火炮连射时的命中精度而精心设计的。是为了提高火炮连射时的命中精度而精心设计的。二、二、火箭火箭在箭支前端缚火药筒，利用火药向后喷发产生的反作用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。力把箭发射出去。这是世界上最早的喷射火器。古代火箭古代火箭 火箭和火箭和喷气式飞机的飞行应用了反冲的原理，它们都靠喷出气喷气式飞机的飞行应用了反冲的原理，它们都靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度。现代的喷气式飞机，靠连续流的反冲作用而获得巨大的速度。现代的喷气式飞机，靠连续不断地向后喷出气体，飞行速度能够超过
8、不断地向后喷出气体，飞行速度能够超过1000 m/s1000 m/s。火箭的主。火箭的主要用途是：利用火箭作为运载工具，例如发射探测器、常规弹要用途是：利用火箭作为运载工具，例如发射探测器、常规弹头、人造卫星和宇宙飞船等。头、人造卫星和宇宙飞船等。现代火箭现代火箭思考与讨论思考与讨论质量为质量为 m 的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态。持相对静止的状态。这个人手中拿着一个质量为这个人手中拿着一个质量为 m 的小物体。现在的小物体。现在他以相对于飞船为
9、他以相对于飞船为 u 的速度把小物体抛出的速度把小物体抛出 1.小物体的动量改变量是多少？小物体的动量改变量是多少？2.人的动人的动量改变量是多少？量改变量是多少？3.人的速度改变量是多少？人的速度改变量是多少？火箭结构火箭结构主要由壳体和燃料两大部分主要由壳体和燃料两大部分组成。火箭燃料燃烧时，从组成。火箭燃料燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，动量，根据动量守恒定律，火箭获得等大反向的动量，火箭获得等大反向的动量，因而发生连续的反冲现象，因而发生连续的反冲现象，随着推进剂的消耗，火箭的随着推进剂的消耗，火箭的质量逐渐减小，加速度不断质量逐渐减小
10、，加速度不断增大，当推进剂燃尽时，火增大，当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。的空间轨道飞行。【例例2 2】设火箭在设火箭在t t时间内喷射燃气的质量是时间内喷射燃气的质量是m m，喷，喷出燃气的速度是出燃气的速度是u u，喷出燃气后火箭的质量是，喷出燃气后火箭的质量是m m。设法算火箭获得的速度设法算火箭获得的速度v v。（忽略阻力和重力。（忽略阻力和重力的影响）的影响）解出：解出：0mvm u m uvm 解：由动量守恒定律解：由动量守恒定律由由 ，可以看出火箭所获得的速度与那些，可以看出火箭所获得的速度与那些因素有关因素有关?一是燃气喷射的速
11、度一是燃气喷射的速度 二是火箭的质量比，即：火箭起飞时喷射燃气的质量二是火箭的质量比，即：火箭起飞时喷射燃气的质量与燃料燃尽时箭体的质量之比与燃料燃尽时箭体的质量之比【思考与讨论思考与讨论】m uvm 喷气的速度：喷气的速度：目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做 氧化剂，喷气速度在氧化剂，喷气速度在2000m/s到到4000m/s 质量比：质量比：火箭的质量比在火箭的质量比在610 左右左右要发射人造卫星，这样的火箭还不能达到所需的速度要发射人造卫星，这样的火箭还不能达到所需的速度如何解决卫星如何解决卫星发射问题？发射问题？【答案】：运用多级火箭【答案】：运用多
12、级火箭多级火箭是由单级火箭构成，发多级火箭是由单级火箭构成，发射时先点燃第一级火箭，燃料用射时先点燃第一级火箭，燃料用完后，空壳自动脱落，然后下一完后，空壳自动脱落，然后下一级火箭脱落，多级火箭及时把外级火箭脱落，多级火箭及时把外壳脱落，使火箭的总质量减少，壳脱落，使火箭的总质量减少，因而达到更高的速度。但并非火因而达到更高的速度。但并非火箭级数越多就越好，级数越多结箭级数越多就越好，级数越多结构越复杂，技术要求越高，工作构越复杂，技术要求越高，工作可靠性越差，目前多级火箭一般可靠性越差，目前多级火箭一般是三级火箭。是三级火箭。例3.如图，长为l,质量为M的船停在静水中，一个质量为m的人（可视
13、为质点）从静止开始从船头走向船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各是多少？v1v2x1x2210Mvmv tMvtmv210210Mxmx lxx21lmMMx1lmMmx2人动船动，人静船静，人快船快，人慢船慢，人左船右；速度比等于质量的反比，位移比等于质量的反比；mMxx21原理：原理：现代火箭：现代火箭：定义：定义：古代火箭古代火箭静止物体的两部分在内力作用下向相反静止物体的两部分在内力作用下向相反方向运动的现象方向运动的现象反反冲冲运运动动火火箭箭，动量守恒动量守恒动能增加动能增加用途：运载工具用途：运载工具结构：壳体和燃料结构：壳体和燃料速度：速度：多级火箭多级火箭应用：应用：
14、反击式水轮机、喷气式背包、水上飞行器等反击式水轮机、喷气式背包、水上飞行器等防止：防止：自行榴弹炮止退犁、液压缓冲器等。自行榴弹炮止退犁、液压缓冲器等。课堂小结课堂小结作业1.整理笔记2.完成课本P27页后练习题 1.一方面，城市是可爱的。它创造了现代文明，并耀武扬威地显摆着现代文明的物质成果，引诱着人们集聚其中。2.在这里，不仅有四通八达的交通网络、美轮美奂的摩天大楼、令人咋舌的财富神话、繁忙紧张的生活节奏、层出不穷的竞争机会、丰富多彩的文娱生活，而且生活于其中的人们能够分享财富的盛宴、发展的成果，能够编织梦想、追求理想，能够开阔眼界、增长见识，能够施展才华、实现自我。3.另一方面，城市是可
15、怜的。它远离了自然，侵害了人心，异化了人性。我们的不少城市，不仅没能把物质成果转化成让人们快乐、幸福的动力，反而把人们变成了追逐名利的工具。至少目前，在很多城市里，绿色消失了，纯净的水源消失了，清新的空气消失了，安全的食品消失了，人与自然的和谐共处成了遥远的神话，人与人的信任成了黄牙小儿的天真妄想。4.浊雾笼罩下的财富不夜城，不仅侵蚀了星星的亮光，而且泯灭了心灵的光芒，使我们的眼睛近视、散光且老花，失去了辨别真伪、美丑、善恶的天然能力，使我们的心迷茫且苦闷。生活在城市，我们几乎忘了：夜，本该是黑的，本该是有星星的，本该是安静的，本该带着人们心安理得地歇息的。5.如今的城里人，很少享受到夜的黑与
16、美。其实，我心里也明白，城乡各有其美。所以，久居乡村的人们向往城市的繁华，久居城市的人们向往田园的恬静。二者的主要区别在于：城市生贪欲，田园守天心。贪欲破坏自然，让人浮躁，使人隔阂，虽富贵而不能心安；天心带来和谐，让人心静，使人互信，顺应环境总能让人快乐。6.铜山湖远离城市，所以，能够本分地、无欲无求地、自然而然地进行着四季轮回、昼夜更替，春绿夏艳秋静冬安，白天张扬着活力，夜晚安守着宁静。她，不近人亦不远人，不为秋愁亦不为春喜，只顺其自然地存在着，任人亲疏。7.记得易系辞上说过这样的话：圣人与天地相似，所以不违背自然规律；知道周围万物而以其道成就天下，所以不会有过失；乐天知命，没有忧愁；安于所居之地，敦厚而施行仁德，所以能爱。
