反冲运动火箭(实用).ppt

?实实验验：把气球吹满气，猛一松手，会出现什把气球吹满气，猛一松手，会出现什么情形呢？么情形呢？.5.6 反冲运动 火箭 5.6 反冲运动 火箭.一个物体在内力的作用下分裂一个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。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一、反冲运动一、反冲运动1.1.定义：定义：.2.要要点：点：b.一个物体分为两个部分一个物体分为两个部分3.物理原理：物理原理：作用前：作用前：P=0作用后作用后:P=mv+MV则根据动量守恒定律有：则根据动量守恒定律有：P=P即即mv+MV=0故有：故有：V=(m/M)v负号就表示作用后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.反击式水轮机的转轮反击式水轮机的转轮反击式水轮机的蜗壳反击式水轮机的蜗壳.2.2.火箭火箭（应用）（应用）明（公元明（公元1368136816441644年）。长年）。长108108厘米。厘米。在箭支前端缚火药筒，在箭支前端缚火药筒，利用火药向后喷发产利用火药向后喷发产生的反作用力把箭发生的反作用力把箭发射出去。这是世界上射出去。这是世界上最早的喷射火器。最早的喷射火器。.古代的火箭古代的火箭现代的火箭现代的火箭.Q:Q:火箭飞行的最大速度是由什么因素决定的？火箭飞行的最大速度是由什么因素决定的？设火箭发射前的总质量是设火箭发射前的总质量是M M，燃料燃尽后的质量，燃料燃尽后的质量为为m m，火箭燃气的喷射速度为，火箭燃气的喷射速度为v v，燃料燃尽后火箭，燃料燃尽后火箭的飞行速度为的飞行速度为v v.答案答案答案答案在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以动量守恒取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的动量守恒取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的动量守恒取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的动量守恒取火箭的速度方向为正方向，发射前火箭的总动量为总动量为总动量为总动量为0 0 0 0，则由动量守恒定律得，则由动量守恒定律得，则由动量守恒定律得，则由动量守恒定律得mvmvmvmv (M M M Mm m m m)v v v v0 0 0 0所以所以所以所以.1 1。燃气喷射的速度燃气喷射的速度v v 2 2。火箭的质量比火箭的质量比M/mM/m（即火箭开始飞行时的（即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比）。质量与燃料燃尽时的质量之比）。要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料，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 6-10 左右，左右，.Q:为什么多级火箭在发射过程中要将空壳抛掉为什么多级火箭在发射过程中要将空壳抛掉？试从理论上加以说明。？试从理论上加以说明。火箭在飞行过程中抛掉空壳后，可以使火箭在飞行过程中抛掉空壳后，可以使m m变变得更小，从而使得质量比增大，进而提高火箭得更小，从而使得质量比增大，进而提高火箭最终所能获得的速度。最终所能获得的速度。.3.3.武器中的反冲运动武器中的反冲运动东风东风东风东风15151515巨浪巨浪巨浪巨浪2 2 2 2应用应用应用应用.歼歼歼歼11111111应用应用应用应用.中国新型自行榴弹炮中国新型自行榴弹炮火炮被称为火炮被称为“战争之神战争之神”。自行火炮起源于第二次世。自行火炮起源于第二次世界大战的界大战的“法西斯德国法西斯德国”，当时德国陆军将一种淘汰的，当时德国陆军将一种淘汰的坦克底盘装上大口径榴弹炮装备炮兵，当时它的名称是：坦克底盘装上大口径榴弹炮装备炮兵，当时它的名称是：突击炮。突击炮。止退犁止退犁.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。为什的运动？有的人称之为：缩头炮。为什么炮管要做这样的运动呢？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反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，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。寿命问题又兼顾了连发精度问题，做到了合理设计。2.2.我们如何既避免反冲危害又能保证命中精度呢？我们如何既避免反冲危害又能保证命中精度呢？结果：巨大的反冲作用就全靠炮身的材料硬度抵结果：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。然是不合理的设计。.【例例3 3】如图如图2 2所示所示,长为长为L L、质量为、质量为M M的小船停的小船停在静水中在静水中,质量为质量为m m的人从静止开始从船头走到的人从静止开始从船头走到船尾船尾,不计水的阻力，求船和人对地面的位移各不计水的阻力，求船和人对地面的位移各为多少为多少?三、人船模型的特点及应用三、人船模型的特点及应用.动动 右右 反比反比 反比反比 地地 静静.反反冲冲运运动动火火箭箭反反冲冲运运动动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.运载火箭运载火箭一般采用液体推进剂一般采用液体推进剂，第一、二级多用，第一、二级多用液氧、煤油或四氧化二氮、偏二甲肼。液氧、煤油或四氧化二氮、偏二甲肼。末级用液末级用液氧氧、液氢高能推进，称为、液氢高能推进，称为低温液体火箭低温液体火箭，技术比，技术比较复杂，目前只有美国、俄斯、法国、中国和日较复杂，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本等少数几个国家掌握低温液体火箭技术目前拥有运载火箭的国家有俄罗斯、美国、法国、目前拥有运载火箭的国家有俄罗斯、美国、法国、英国、中国、日本、印度和以色列。当今世界上最英国、中国、日本、印度和以色列。当今世界上最大的运载火箭是俄罗斯的大的运载火箭是俄罗斯的“能源能源”号，它长号，它长6060米，米，底部最大直径底部最大直径2020米，重米，重30003000多吨，能将多吨，能将120120吨的有吨的有效载荷送入近地轨道。迄今为止运载火箭均为一次效载荷送入近地轨道。迄今为止运载火箭均为一次使用的，成本高。一次发射，少的几千万美元，多使用的，成本高。一次发射，少的几千万美元，多的上亿美元。不能重复使用，资源浪费大。的上亿美元。不能重复使用，资源浪费大。.例例2.下图为一空间探测器示意图，下图为一空间探测器示意图，1，2，3，4，是四个喷气，是四个喷气发动机，发动机，1，3，的连线与空间空间固定坐标系的轴平行，的连线与空间空间固定坐标系的轴平行，2，4，的，的连线与轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不连线与轴平行，每台发动机开动时，都能向探测器提供推力，但不会使探测器转动，开始时，探测器以恒定的速率会使探测器转动，开始时，探测器以恒定的速率v向正向正x方向飞行，方向飞行，要使探测器该为向正要使探测器该为向正x偏负偏负y60的方向以原来的速率的方向以原来的速率v平动，则可（平动，则可（）A.先开动先开动1,适当时间，再开动适当时间，再开动4,适当时间适当时间B.先开动先开动3,适当时间，再开动适当时间，再开动2,适当时间适当时间C.开动开动4,适当时间适当时间D.先开动先开动3,适当时间，再开动适当时间，再开动4,适当时间适当时间11234xyA.例例3：某人在一只静止于水面的小船某人在一只静止于水面的小船上练习射击，船、人、枪、靶、子弹上练习射击，船、人、枪、靶、子弹的总质量为的总质量为M，枪内有，枪内有n颗子弹，每颗子弹，每颗子弹质量为颗子弹质量为m，枪口到靶的距离为，枪口到靶的距离为l,子弹射出时相对于地速度为子弹射出时相对于地速度为v,在发在发射后一颗子弹时，前一颗已陷入靶中，射后一颗子弹时，前一颗已陷入靶中，则在发射完则在发射完n颗子弹后小船后退的距颗子弹后小船后退的距离为多少？离为多少？.例3：传送带以传送带以V0=2m/s的速度把质量的速度把质量m=20kg的行李包送到原来静止的光滑轨道的小车的行李包送到原来静止的光滑轨道的小车上，其质量为上，其质量为M=30kg，包与车间的动摩，包与车间的动摩擦因数为擦因数为=0.4，则包从滑上车到最远，则包从滑上车到最远处所经历处所经历的时间为多少？的时间为多少？0.3.如如图图所所示示，质质量量为为M的的光光滑滑滑滑块块放放置置在在光光滑滑的的水水平平面面上上，另另一一质质量量m的的物物体体以以速速度度v向向上上滑滑去去，物物体体刚刚好好能能到到达达最最高高点点，求物体到求物体到m达最高点的速度达最高点的速度?例4：.