高中物理16.5《反沖運動》火箭課件（新人教選修3-5）

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歡迎進入物理課堂 反沖運動 反擊式水輪機的模型 反擊式水輪機的轉輪 反擊式水輪機的蝸殼 反擊式水輪機是大型水力發(fā)電站應用最廣泛的水輪機 它是靠水流的反沖作用旋轉的 我國早在70年代就能生產(chǎn)轉輪直徑5 5米 質(zhì)量110噸 最大功率達30萬千瓦的反擊式水輪機 他是如何利用反沖運動發(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 燃氣噴射的速度如何提高火箭燃氣的噴射速度 2 火箭的質(zhì)量比 即火箭開始飛行時的質(zhì)量與燃料燃盡時的質(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 目前的技術條件下 火箭的質(zhì)量比在6 10左右 運載火箭一般采用液體推進劑 第一 二級多用液氧 煤油或四氧化二氮 偏二甲肼 末級用液氧 液氫高能推進 稱為低溫液體火箭 技術比較復雜 目前只有美國 俄斯 法國 中國和日本等少數(shù)幾個國家掌握低溫液體火箭技術 目前擁有運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 當今世界上最大的運載火箭是俄羅斯的 能源 號 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 不能重復使用 資源浪費大 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 同學們是不是在電影里看到 火炮在發(fā)射時炮管一縮一伸的運動 有的人稱之為 縮頭炮 為什么炮管要做這樣的運動呢 我們要設計一種裝置 它可以先允許炮身做反沖運動 并把這種運動能量儲存為彈性勢能 等反沖運動結束時 再利用儲存的那部分能量使炮身復位 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 做到了合理設計 2 我們?nèi)绾渭缺苊夥礇_危害又能保證命中精度呢 結果 巨大的反沖作用就全靠炮身的材料硬度抵消了 這樣的結果是火炮的壽命大大減少 這顯然是不合理的設計 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 點燃后木塊陷入沙中5cm 若沙對木塊運動的阻力恒為58N 不計火藥質(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 是四個噴氣發(fā)動機 1 3 的連線與空間空間固定坐標系的軸平行 2 4 的連線與軸平行 每臺發(fā)動機開動時 都能向探測器提供推力 但不會使探測器轉動 開始時 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y60 的方向以原來的速率v平動 則可 A 先開動1 適當時間 再開動4 適當時間B 先開動3 適當時間 再開動2 適當時間C 開動4 適當時間D 先開動3 適當時間 再開動4 適當時間 1 A 例3 某人在一只靜止于水面的小船上練習射擊 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 子彈射出時相對于地速度為v 在發(fā)射后一顆子彈時 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 包與車間的動摩擦因數(shù)為 0 4 則包從滑上車到最遠處所經(jīng)歷的時間為多少 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 物體剛好能到達最高點 求物體到m達最高點的速度 例4 如圖所示 一排人站在沿x軸的水平軌道旁 原點O兩側人的序號都記為n n 1 2 3 每人只有一個沙袋 x 0一側的每個沙袋的質(zhì)量為m 14kg x 0一側的每個沙袋的質(zhì)量m 10kg 一質(zhì)量為M 48kg的小車以某初速度從原點出發(fā)向正x方向滑行 不計軌道阻力 當車每經(jīng)過一人身旁時 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是此人的序號數(shù) 1 空車出發(fā)后 車上堆積了幾個沙袋時 車就反向滑行 2 車上最終有大小沙袋共多少個 例5 分析 本題未告知小車的初速 事實上車上的沙袋數(shù)與小車的初速無關 這是因為小車車速越快 扔沙袋的反向速度也越大 另外 本題若逐次運用動量守恒定律計算是非常麻煩的 抓住動量為一狀態(tài)量的特點 即可巧解此題 解 1 設空車出發(fā)后 車上堆積了n個沙袋反向 則第n個沙袋未扔前動量為 M n 1 m Vn其中Vn為車過第n個人身邊時的車速 依題意有m2nVn M n 1 m Vn解得n 34 14 2 4因為n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最后結果是車上有沙袋總數(shù)N 3 8 11個 噴氣式飛機通過連續(xù)不斷地向后噴射高速燃氣 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 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全