高中物理16.5《反沖運(yùn)動(dòng)》火箭課件（新人教選修3-5）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 反沖運(yùn)動(dòng) 反擊式水輪機(jī)的模型 反擊式水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪 反擊式水輪機(jī)的蝸殼 反擊式水輪機(jī)是大型水力發(fā)電站應(yīng)用最廣泛的水輪機(jī) 它是靠水流的反沖作用旋轉(zhuǎn)的 我國早在70年代就能生產(chǎn)轉(zhuǎn)輪直徑5 5米 質(zhì)量110噸 最大功率達(dá)30萬千瓦的反擊式水輪機(jī) 他是如何利用反沖運(yùn)動(dòng)發(fā)電的呢 火箭模型 明 公元1368 1644年 長108厘米 在箭支前端縛火藥筒 利用火藥向后噴發(fā)產(chǎn)生的反作用力把箭發(fā)射出去 這是世界上最早的噴射火器 影響火箭飛行速度的主要因素是什么呢 1 燃?xì)鈬娚涞乃俣热绾翁岣呋鸺細(xì)獾膰娚渌俣?2 火箭的質(zhì)量比 即火箭開始飛行時(shí)的質(zhì)量與燃料燃盡時(shí)的質(zhì)量之比 答 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 注 目前的技術(shù)條件下 火箭的質(zhì)量比在6 10左右 運(yùn)載火箭一般采用液體推進(jìn)劑 第一 二級(jí)多用液氧 煤油或四氧化二氮 偏二甲肼 末級(jí)用液氧 液氫高能推進(jìn) 稱為低溫液體火箭 技術(shù)比較復(fù)雜 目前只有美國 俄斯 法國 中國和日本等少數(shù)幾個(gè)國家掌握低溫液體火箭技術(shù) 目前擁有運(yùn)載火箭的國家有俄羅斯 美國 法國 英國 中國 日本 印度和以色列 當(dāng)今世界上最大的運(yùn)載火箭是俄羅斯的 能源 號(hào) 它長60米 底部最大直徑20米 重3000多噸 能將120噸的有效載荷送入近地軌道 迄今為止運(yùn)載火箭均為一次使用的 成本高 一次發(fā)射 少的幾千萬美元 多的上億美元 不能重復(fù)使用 資源浪費(fèi)大 中國新型自行榴彈炮 1 這門自行火炮的后面又增加了止退犁 看到了嗎 他是起什么作用的呢 2 他是如何利用反沖提高命中精度的呢 1 同學(xué)們是不是在電影里看到 火炮在發(fā)射時(shí)炮管一縮一伸的運(yùn)動(dòng) 有的人稱之為 縮頭炮 為什么炮管要做這樣的運(yùn)動(dòng)呢 我們要設(shè)計(jì)一種裝置 它可以先允許炮身做反沖運(yùn)動(dòng) 并把這種運(yùn)動(dòng)能量儲(chǔ)存為彈性勢(shì)能 等反沖運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí) 再利用儲(chǔ)存的那部分能量使炮身復(fù)位 這就是火炮緩沖器的作用 這樣火炮既解決了壽命問題又兼顧了連發(fā)精度問題 做到了合理設(shè)計(jì) 2 我們?nèi)绾渭缺苊夥礇_危害又能保證命中精度呢 結(jié)果 巨大的反沖作用就全靠炮身的材料硬度抵消了 這樣的結(jié)果是火炮的壽命大大減少 這顯然是不合理的設(shè)計(jì) 例1 在沙堆上有一木塊 M 5Kg 木塊上放一爆竹 質(zhì)量為m 0 10Kg 點(diǎn)燃后木塊陷入沙中5cm 若沙對(duì)木塊運(yùn)動(dòng)的阻力恒為58N 不計(jì)火藥質(zhì)量和空氣阻力 求爆竹上升的最大高度 h 1 7m 例2 下圖為一空間探測器示意圖 1 2 3 4 是四個(gè)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī) 1 3 的連線與空間空間固定坐標(biāo)系的軸平行 2 4 的連線與軸平行 每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)開動(dòng)時(shí) 都能向探測器提供推力 但不會(huì)使探測器轉(zhuǎn)動(dòng) 開始時(shí) 探測器以恒定的速率v向正x方向飛行 要使探測器該為向正x偏負(fù)y60 的方向以原來的速率v平動(dòng) 則可 A 先開動(dòng)1 適當(dāng)時(shí)間 再開動(dòng)4 適當(dāng)時(shí)間B 先開動(dòng)3 適當(dāng)時(shí)間 再開動(dòng)2 適當(dāng)時(shí)間C 開動(dòng)4 適當(dāng)時(shí)間D 先開動(dòng)3 適當(dāng)時(shí)間 再開動(dòng)4 適當(dāng)時(shí)間 1 A 例3 某人在一只靜止于水面的小船上練習(xí)射擊 船 人 槍 靶 子彈的總質(zhì)量為M 槍內(nèi)有n顆子彈 每顆子彈質(zhì)量為m 槍口到靶的距離為l 子彈射出時(shí)相對(duì)于地速度為v 在發(fā)射后一顆子彈時(shí) 前一顆已陷入靶中 則在發(fā)射完n顆子彈后小船后退的距離為多少 例3 傳送帶以V0 2m s的速度把質(zhì)量m 20kg的行李包送到原來靜止的光滑軌道的小車上 其質(zhì)量為M 30kg 包與車間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 4 則包從滑上車到最遠(yuǎn)處所經(jīng)歷的時(shí)間為多少 0 3 如圖所示 質(zhì)量為M的光滑滑塊放置在光滑的水平面上 另一質(zhì)量m的物體以速度v向上滑去 物體剛好能到達(dá)最高點(diǎn) 求物體到m達(dá)最高點(diǎn)的速度 例4 如圖所示 一排人站在沿x軸的水平軌道旁 原點(diǎn)O兩側(cè)人的序號(hào)都記為n n 1 2 3 每人只有一個(gè)沙袋 x 0一側(cè)的每個(gè)沙袋的質(zhì)量為m 14kg x 0一側(cè)的每個(gè)沙袋的質(zhì)量m 10kg 一質(zhì)量為M 48kg的小車以某初速度從原點(diǎn)出發(fā)向正x方向滑行 不計(jì)軌道阻力 當(dāng)車每經(jīng)過一人身旁時(shí) 此人就把沙袋以水平速度v朝與車相反的方向沿車面扔到車上 u的大小等于扔此沙袋之前的瞬間車速大小的2n倍 n是此人的序號(hào)數(shù) 1 空車出發(fā)后 車上堆積了幾個(gè)沙袋時(shí) 車就反向滑行 2 車上最終有大小沙袋共多少個(gè) 例5 分析 本題未告知小車的初速 事實(shí)上車上的沙袋數(shù)與小車的初速無關(guān) 這是因?yàn)樾≤囓囁僭娇?扔沙袋的反向速度也越大 另外 本題若逐次運(yùn)用動(dòng)量守恒定律計(jì)算是非常麻煩的 抓住動(dòng)量為一狀態(tài)量的特點(diǎn) 即可巧解此題 解 1 設(shè)空車出發(fā)后 車上堆積了n個(gè)沙袋反向 則第n個(gè)沙袋未扔前動(dòng)量為 M n 1 m Vn其中Vn為車過第n個(gè)人身邊時(shí)的車速 依題意有m2nVn M n 1 m Vn解得n 34 14 2 4因?yàn)閚為整數(shù) 故取n 3 2 同理有 M 3m n 1 m Vn m 2n Vn 解得n 8最后結(jié)果是車上有沙袋總數(shù)N 3 8 11個(gè) 噴氣式飛機(jī)通過連續(xù)不斷地向后噴射高速燃?xì)?可以得到超過音速的飛行速度 法國幻影 2000 美國 F16 美國 隱形 117 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全