1、第一章第一章 动量守恒定律动量守恒定律1.6 反冲现象反冲现象 火箭火箭一、反冲现象一、反冲现象把气球吹满气，然后松手，气球会怎样？把气球吹满气，然后松手，气球会怎样？发射炮弹时，炮弹从炮筒中飞出，炮身向后运动。发射炮弹时，炮弹从炮筒中飞出，炮身向后运动。用枪射击时，用枪射击时，子弹向前飞去，枪身向后运动。子弹向前飞去，枪身向后运动。一、反冲现象一、反冲现象（1）“-”号表示速度与喷出气体的速度方向相反；号表示速度与喷出气体的速度方向相反；一个静止的质量为一个静止的质量为M（包含内部气体）的气球，以对地速度（包含内部气体）的气球，以对地速度v放出质量放出质量m的气体，的气体，则剩余气体和气球相
2、对于地的速度为多少。则剩余气体和气球相对于地的速度为多少。设设v方向为运动的正方向，根据动量守恒定律，有：方向为运动的正方向，根据动量守恒定律，有：0Mmmvv vvM-mm mMmvv建模简化问题建模简化问题注意：注意：（2）两部分都是相对于地面的速度；）两部分都是相对于地面的速度；（3）喷出气体后，剩余部分质量会变小。）喷出气体后，剩余部分质量会变小。一、反冲现象一、反冲现象反冲小车反冲小车用酒精灯加热试管中的水用酒精灯加热试管中的水一、反冲现象一、反冲现象反击式水轮机反击式水轮机一、反冲现象一、反冲现象水从弯管流出，圆筒转动，且运动方向相反。水从弯管流出，圆筒转动，且运动方向相反。观察弯
3、管与流出水的运动方向观察弯管与流出水的运动方向水流方向水流方向圆筒旋转方向圆筒旋转方向反击式水轮机反击式水轮机一、反冲现象一、反冲现象1.一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，因为动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，因为动量守恒，另一部分必然向量守恒，另一部分必然向相反的方向相反的方向运动，这个现象叫作反冲。运动，这个现象叫作反冲。2.条件条件：（1）一个静止）一个静止（初动量为零）（初动量为零）的物体分为两部分；的物体分为两部分；（2）两部分运动方向必然相对相反；）两部分运动方向必然相对相反；（3）在内力的作用下。）在内力的作用下。
4、实验名称实验名称实验现象实验现象共同点共同点小车实验小车实验木塞向后喷出，小车向前运动木塞向后喷出，小车向前运动气球实验气球实验空气向左喷出，气球向右运动空气向左喷出，气球向右运动圆筒实验圆筒实验（仰视图）水从弯管顺时针流出，圆筒逆时针转动（仰视图）水从弯管顺时针流出，圆筒逆时针转动一、反冲现象一、反冲现象1.一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，因为动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，因为动量守恒，另一部分必然向量守恒，另一部分必然向相反的方向相反的方向运动，这个现象叫作反冲。运动，这个现象叫作反冲。实验名称实验名称实验现象实验现象
5、共同点共同点小车实验小车实验木塞向后喷出，小车向前运动木塞向后喷出，小车向前运动气球实验气球实验空气向左喷出，气球向右运动空气向左喷出，气球向右运动圆筒实验圆筒实验（仰视图）水从弯管顺时针流出，圆筒逆时针转动（仰视图）水从弯管顺时针流出，圆筒逆时针转动反冲运动是相互作用物体之间的作用力与反作用力产生的效果；反冲运动是相互作用物体之间的作用力与反作用力产生的效果；反冲过程中，系统的合外力一般不为零；但做反冲运动的物体系统的反冲过程中，系统的合外力一般不为零；但做反冲运动的物体系统的内力远大内力远大于外力于外力，外力可忽略，可以认为，外力可忽略，可以认为动量近似守恒动量近似守恒。一、反冲现象一、反
6、冲现象1.一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，因为动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，因为动量守恒，另一部分必然向量守恒，另一部分必然向相反的方向相反的方向运动，这个现象叫作反冲。运动，这个现象叫作反冲。2.反冲运动的特点：反冲运动的特点：（1 1）系统内力远远大于外力，）系统内力远远大于外力，系统动量守恒；系统动量守恒；3.反冲运动的原理反冲运动的原理P=P 即即 m1v1+m2v2=0 故有：故有：1212mvmv负号就表示作用后的负号就表示作用后的两部分运动方向相反两部分运动方向相反（2 2）有其他形式的能转化为动能，）有其他
7、形式的能转化为动能，系统动能增加。系统动能增加。冲天炮飞上天冲天炮飞上天水母向前运动水母向前运动一、反冲现象一、反冲现象喷水飞鞋喷水飞鞋喷灌装置喷灌装置 实际生产、生活中应用反冲现象的例子也很多，例如农田、园林的喷灌装置能够实际生产、生活中应用反冲现象的例子也很多，例如农田、园林的喷灌装置能够一边喷水一边旋转，这是因为喷口的朝向略有偏斜，水从喷口喷出时，喷管因反冲而一边喷水一边旋转，这是因为喷口的朝向略有偏斜，水从喷口喷出时，喷管因反冲而旋转。这样可以自动改变喷水的方向。旋转。这样可以自动改变喷水的方向。一、反冲现象一、反冲现象应用应用榴弹炮榴弹炮止退犁止退犁（火炮缓冲器）（火炮缓冲器）一、反
8、冲现象一、反冲现象防止防止火火 箭箭喷气式飞机喷气式飞机一、反冲现象一、反冲现象古代火箭古代火箭 构造和原理：构造和原理：箭杆上捆一个前端封闭的火药筒箭杆上捆一个前端封闭的火药筒,点燃后成的燃气以很大速度向后点燃后成的燃气以很大速度向后喷出喷出,箭杆由于箭杆由于反冲反冲而向前运动。而向前运动。二、火箭二、火箭箭身箭身火火药药筒筒喷喷气气方方向向 我国早在宋代就发明了火箭，箭杆上我国早在宋代就发明了火箭，箭杆上捆一个前端封闭的火药筒，点燃后生成的捆一个前端封闭的火药筒，点燃后生成的燃气以很大速度向后喷出，箭杆由于反冲燃气以很大速度向后喷出，箭杆由于反冲而向前运动。而向前运动。喷气式飞机和火箭的飞
9、行应用了反冲喷气式飞机和火箭的飞行应用了反冲的原理，它们都是靠喷出气流的反冲作用的原理，它们都是靠喷出气流的反冲作用而获得巨大速度的。而获得巨大速度的。二、火箭二、火箭通过喷射高温高压燃气而获得反作用力，从而沿燃气喷射的反方向飞行。通过喷射高温高压燃气而获得反作用力，从而沿燃气喷射的反方向飞行。火箭工作原理火箭工作原理：现代火箭现代火箭例：火箭发射前的总质量为例：火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后的质量为、燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为，火箭燃气的喷射速度为v1，求，求燃料燃尽后火箭的飞行速度燃料燃尽后火箭的飞行速度v为多大？为多大？空气阻力、空气阻力、重力重力1111MMmmvv
10、vm二、火箭二、火箭1.影响火箭速度的主要因素：影响火箭速度的主要因素：（1）燃气喷射的燃气喷射的速度速度解：火箭发射过程中内力远大于外力，所以动量守恒。（以火箭的速度方向为正方向）解：火箭发射过程中内力远大于外力，所以动量守恒。（以火箭的速度方向为正方向）则：则：mv（M-m）v1=0 （2）火箭的）火箭的质量比质量比（即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）目前的技术目前的技术条件下，火箭的质量比在条件下，火箭的质量比在6-106-10左右。左右。二、火箭二、火箭要提高喷气速度，需要使要提高喷气速度，需要使用高质量的燃料：用高质量的燃料：
11、液氢液氢燃料燃料液氧液氧氧化剂氧化剂1.如何提高喷气速度？如何提高喷气速度？2.如何提高质量比？如何提高质量比？主要结构：主要结构：飞船飞船第二级火箭第二级火箭第一级火箭第一级火箭火箭发射过程：火箭发射过程：第一级火箭点燃第一级火箭点燃燃尽，空壳脱落燃尽，空壳脱落下一级火箭点燃下一级火箭点燃 多级火箭多级火箭能及时把空壳抛掉，使火箭的总质量减少，因而能及时把空壳抛掉，使火箭的总质量减少，因而能够达到很高的速度，但火箭的级数不是越多越好，级数越多能够达到很高的速度，但火箭的级数不是越多越好，级数越多构造越复杂，工作的可靠性越差，目前多级火箭一般都是三级。构造越复杂，工作的可靠性越差，目前多级火箭
12、一般都是三级。二、火箭二、火箭 一火箭喷气发动机每次喷出一火箭喷气发动机每次喷出m200 g的气体，气体离开发动机时速度的气体，气体离开发动机时速度v1000 m/s，设火箭质量，设火箭质量M300 kg，发动机每秒喷气，发动机每秒喷气20次，求：次，求：(1)当第当第3次气体喷出后，火箭的速度多大？次气体喷出后，火箭的速度多大？(2)运动第运动第1s末，火箭的速度多大？末，火箭的速度多大？(1)设喷出设喷出3次气体后火箭的速度为次气体后火箭的速度为v3，以火箭和喷出的，以火箭和喷出的3次气体为研究对象，次气体为研究对象，根据动量守恒定律可得根据动量守恒定律可得：(M3m)v33mv0(2)以
13、火箭和喷出的以火箭和喷出的20次气体为研究对象，根据动量守恒可得次气体为研究对象，根据动量守恒可得：(M20m)v2020mv0由于每次喷气速度都一样，可选整体为研究对象，运用动量守恒来求解由于每次喷气速度都一样，可选整体为研究对象，运用动量守恒来求解：二、火箭二、火箭三、人船三、人船男生向右，船向左男生向右，船向左女生向左，船向右女生向左，船向右解决实际问题解决实际问题如何如何悄无声息悄无声息的测出女生的体重？的测出女生的体重？三、人船三、人船v1v2 人和船人和船组成的系统，在人组成的系统，在人从船头走向船尾从船头走向船尾的过程中，的过程中，水平方向上动量守恒。水平方向上动量守恒。以向左为
14、正，由动量守恒定律可得：以向左为正，由动量守恒定律可得：011vm)(22vmS2S1设人和船相对地面的位移分别为设人和船相对地面的位移分别为S1和和S2：则：则：LSS21解得：解得：如果人是变速运动呢？如果人是变速运动呢？三、人船三、人船1 12 20 tmvtm vt 1 12 2m sm s由图可得：由图可得：2112msLmm1212msLmm 一个质量为一个质量为M，底面边长为，底面边长为 b 的斜面静止在光滑的水平地面上，有一质量为的斜面静止在光滑的水平地面上，有一质量为 m 的的物块由斜面顶部无初速滑到底部时，斜面移动的距离是多少？物块由斜面顶部无初速滑到底部时，斜面移动的距离是多少？Mm三、人船三、人船S1S2bMm由上图看出：由上图看出：s1+s2=b 分析和解答：劈和小球组成的系统分析和解答：劈和小球组成的系统水平方向水平方向不受外力，故不受外力，故水平方向动量守恒水平方向动量守恒，且，且初始时两物均静止，故由推论知：初始时两物均静止，故由推论知：ms1=Ms2处理此类题，关键是画草图，确定位移关系。处理此类题，关键是画草图，确定位移关系。三、人船三、人船代入上式得：代入上式得：m(b-s2)=Ms2 所所以：以：s2=mb/(M+m)
