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高中物理 第16章 第5節(jié) 反沖運動 火箭課件 新人教版選修3-5.ppt

  • 資源ID:2439272       資源大?。?span id="q738g7c" class="font-tahoma">2.48MB        全文頁數(shù):45頁
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高中物理 第16章 第5節(jié) 反沖運動 火箭課件 新人教版選修3-5.ppt

成才之路 物理,路漫漫其修遠兮 吾將上下而求索,人教版 選修3-5,動量守恒定律,第十六章,第五節(jié) 反沖運動 火箭,第十六章,我國宋代就發(fā)明了火箭(如圖甲),火箭上扎一個火藥筒,火藥筒的前端是封閉的,火藥點燃后火箭由于反沖向前運動?,F(xiàn)代火箭,原理與古代火箭相同(如圖乙),你知道我國“長征”號系列火箭是怎樣先后將“神舟”號系列載人飛船送上太空的嗎?,1.定義 一個靜止的物體在_的作用下分裂為兩部分,一部分向某一方向運動,另一部分必然向_方向運動的現(xiàn)象。 2特點 (1)物體的不同部分在_作用下向相反方向運動。 (2)反向運動中,相互作用力一般較大,通??梢杂胈來處理。,反沖運動,內(nèi)力,相反,內(nèi)力,動量守恒定律,3反沖現(xiàn)象的應(yīng)用及防止 (1)應(yīng)用:農(nóng)田、園林的噴灌裝置是利用反沖使水從噴口噴出時,一邊噴水一邊_。 (2)防止:用槍射擊時,由于槍身的反沖會影響射擊的_,所以用步槍射擊時要把槍身抵在_,以減少反沖的影響。,旋轉(zhuǎn),準(zhǔn)確性,肩部,1.火箭 現(xiàn)代火箭是指一種靠噴射高溫高壓燃氣獲得_向前推進的飛行器。 2火箭的工作原理 當(dāng)火箭推進劑燃燒時,從尾部噴出的氣體具有很大的_,根據(jù)動量守恒定律,火箭獲得大小相等、方向相反的_,因而發(fā)生連續(xù)的_現(xiàn)象,隨著推進劑的消耗,火箭的質(zhì)量逐漸減小,加速度不斷增大,當(dāng)推進劑燃盡時,火箭即以獲得的速度沿著預(yù)定的空間軌道飛行。,火箭,反作用力,動量,動量,反沖,3影響火箭速度大小的因素 (1)噴氣速度:現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為2.5km/s,提高到34km/s需很高的技術(shù)水平。 (2)質(zhì)量比:火箭_時的質(zhì)量與火箭除燃料外的_質(zhì)量之比,現(xiàn)代火箭能達到的質(zhì)量比不超過10。 4現(xiàn)代火箭的主要用途 利用火箭作為_工具,例如發(fā)射探測儀器、常規(guī)彈頭和核彈頭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船等。,開始飛行,箭體,運載,一、反沖運動的特點及其遵循的規(guī)律 1特點 (1)物體的不同部分在內(nèi)力作用下向相反方向運動。 (2)反沖運動中,由于有其他形式的能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能,所以系統(tǒng)的總動能增加。 2反沖運動中,以下三種情況均可應(yīng)用動量守恒定律解決 (1)系統(tǒng)不受外力或所受外力之和為零,滿足動量守恒的條件,可以用動量守恒定律解決反沖運動問題。,(2)系統(tǒng)雖然受到外力作用,但內(nèi)力遠遠大于外力,外力可以忽略,也可以用動量守恒定律解決反沖運動問題。 (3)系統(tǒng)雖然所受外力之和不為零,系統(tǒng)的動量并不守恒,但系統(tǒng)在某一方向上不受外力或外力在該方向上的分力之和為零,則系統(tǒng)的動量在該方向上的分量保持不變,可以在該方向上應(yīng)用動量守恒定律。,二、分析反沖運動應(yīng)注意的問題 1速度的反向性問題 對于原來靜止的整體,拋出部分具有速度時,剩余部分的反沖是相對于拋出部分來說的,兩者運動方向必然相反。在列動量守恒方程時,可任意規(guī)定某一部分的運動方向為正方向,則反方向的另一部分的速度應(yīng)取負值。,2相對速度問題 反沖運動的問題中,有時遇到的速度是相互作用的兩物體的相對速度。由于動量守恒定律中要求速度為對同一參考系的速度,通常為對地的速度。因此應(yīng)先將相對速度轉(zhuǎn)換成對地的速度后,再列動量守恒定律方程。 3變質(zhì)量問題 在反沖運動中還常遇到變質(zhì)量物體的運動,如在火箭的運動過程中,隨著燃料的消耗,火箭本身的質(zhì)量不斷減小,此時必須取火箭本身和在相互作用的短時間內(nèi)噴出的所有氣體為研究對象,取相互作用的這個過程為研究過程來進行研究。,某學(xué)習(xí)小組在探究反沖運動時,將質(zhì)量為m1的一個小液化氣瓶固定在質(zhì)量為m2的小玩具船上,利用液化氣瓶向外噴射氣體作為船的動力?,F(xiàn)在整個裝置靜止放在平靜的水面上,已知打開瓶后向外噴射氣體的對地速度為v1,如果在t的時間內(nèi)向后噴射的氣體的質(zhì)量為m,忽略水的阻力,則噴射出質(zhì)量為m的氣體后,小船的速度是多少?,三、“人船模型”的處理方法 1“人船模型”問題的特征 兩個原來靜止的物體發(fā)生相互作用時,若所受外力的矢量和為零,則動量守恒。在相互作用的過程中,任一時刻兩物體的速度大小之比等于質(zhì)量的反比。這樣的問題歸為“人船模型”問題。 2處理“人船模型”問題的關(guān)鍵 (1)利用動量守恒,確定兩物體速度關(guān)系,再確定兩物體通過的位移的關(guān)系。,兩位同學(xué)在公園里劃船。租船時間將到,她們把小船劃向碼頭。當(dāng)小船離碼頭大約2m左右時,有一位同學(xué)心想:自己在體育課上立定跳遠的成績從未低于2m,跳到岸上絕對沒有問題。于是她縱身一跳,結(jié)果卻掉到了水里(如圖)。她為什么不能如她所想的那樣跳到岸上呢?(假設(shè)起跳時船已靜止),一個連同裝備總質(zhì)量為M100kg的宇航員,在距離飛船s45m處與飛船處于相對靜止?fàn)顟B(tài),他準(zhǔn)備對太空中的哈勃望遠鏡進行維修,宇航員背著裝有質(zhì)量為m00.5kg的O2貯氣筒,筒內(nèi)有一個可以使O2以v50m/s的速度噴出的噴嘴。宇航員在維修完畢哈勃望遠鏡后,必須向著返回飛船方向的反方向釋放O2,才能回到飛船,同時又必須保留一部分O2供途中宇航員呼吸之用,宇航員的耗氧率為Q2.5104kg/s,如果不考慮噴出O2對設(shè)備與宇航員總質(zhì)量的影響,則:,反沖運動,(1)噴出多少O2,宇航員才能安全返回飛船? (2)為了使總耗氧量最低,應(yīng)該一次噴出多少氧氣?返回時間是多少? 解析:(1)以飛船為參考物,設(shè)沿著飛船運動的方向為正方向,并設(shè)噴出質(zhì)量為m(kg)O2 時宇航員獲得的速度是v,對于“宇航員和噴出的O2”這一系統(tǒng)而言,在噴氣方向上由動量守恒可得: (Mm)vmv0,考慮Mm,有vmv/M 宇航員返回時做勻速運動,歷時ts/v,答案:(1)0.05kg0.45kg (2)0.15kg;600s 點評:本題中宇航員所帶的氧氣量一定,問題是要將它合理分配給呼吸和噴氣兩個方面使用,并能保證宇航員安全返回飛船。,一火箭噴氣發(fā)動機每次噴出m200g的氣體,氣體離開發(fā)動機噴出時的速度v1000m/s,設(shè)火箭質(zhì)量M300kg,發(fā)動機每秒噴氣20次。 (1)當(dāng)?shù)谌螝怏w噴出后,火箭的速度多大? (2)運動第1s末,火箭的速度多大?,火箭的應(yīng)用,運送人造地球衛(wèi)星的火箭開始工作后,火箭做加速運動的原因是( ) A燃料燃燒推動空氣,空氣反作用力推動火箭 B火箭發(fā)動機將燃料燃燒產(chǎn)生的氣體向后推出,氣體的反作用力推動火箭 C火箭吸入空氣,然后向后推出,空氣對火箭的反作用力推動火箭 D火箭燃料燃燒發(fā)熱,加熱周圍空氣,空氣膨脹推動火箭,答案:B 解析:火箭工作的原理是利用反沖運動,是火箭燃料燃燒產(chǎn)生的高溫高壓燃氣從尾噴管迅速噴出時,使火箭獲得的反沖速度,故正確答案為選項B。,如圖所示,長為L、質(zhì)量為M的船停在靜水中,一個質(zhì)量為m的人(可視為質(zhì)點)站在船的左端,在人從船頭走到船尾的過程中,船與人相對地的位移大小分別為多少?(忽略水對船的阻力),人船模型問題,解析:選人和船為一系統(tǒng),由于系統(tǒng)在水平方向不受外力作用,所以系統(tǒng)在水平方向上動量守恒,設(shè)某一時刻人的對地速度為v,船的速度大小為v,選人的運動方向為正方向,由動量守恒定律得mvMv0。,

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