高中物理16.5《反冲运动》火箭课件（新人教选修3-5）

欢迎进入物理课堂 反冲运动 反击式水轮机的模型 反击式水轮机的转轮 反击式水轮机的蜗壳 反击式水轮机是大型水力发电站应用最广泛的水轮机 它是靠水流的反冲作用旋转的 我国早在70年代就能生产转轮直径5 5米 质量110吨 最大功率达30万千瓦的反击式水轮机 他是如何利用反冲运动发电的呢 火箭模型 明 公元1368 1644年 长108厘米 在箭支前端缚火药筒 利用火药向后喷发产生的反作用力把箭发射出去 这是世界上最早的喷射火器 影响火箭飞行速度的主要因素是什么呢 1 燃气喷射的速度如何提高火箭燃气的喷射速度 2 火箭的质量比 即火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比 答 要提高喷气速度 就要使用高质量的燃料 目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6 10左右 运载火箭一般采用液体推进剂 第一 二级多用液氧 煤油或四氧化二氮 偏二甲肼 末级用液氧 液氢高能推进 称为低温液体火箭 技术比较复杂 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 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 当今世界上最大的运载火箭是俄罗斯的 能源 号 它长60米 底部最大直径20米 重3000多吨 能将120吨的有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 多的上亿美元 不能重复使用 资源浪费大 中国新型自行榴弹炮 1 这门自行火炮的后面又增加了止退犁 看到了吗 他是起什么作用的呢 2 他是如何利用反冲提高命中精度的呢 1 同学们是不是在电影里看到 火炮在发射时炮管一缩一伸的运动 有的人称之为 缩头炮 为什么炮管要做这样的运动呢 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 这样火炮既解决了寿命问题又兼顾了连发精度问题 做到了合理设计 2 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 例1 在沙堆上有一木块 M 5Kg 木块上放一爆竹 质量为m 0 10Kg 点燃后木块陷入沙中5cm 若沙对木块运动的阻力恒为58N 不计火药质量和空气阻力 求爆竹上升的最大高度 h 1 7m 例2 下图为一空间探测器示意图 1 2 3 4 是四个喷气发动机 1 3 的连线与空间空间固定坐标系的轴平行 2 4 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 但不会使探测器转动 开始时 探测器以恒定的速率v向正x方向飞行 要使探测器该为向正x偏负y60 的方向以原来的速率v平动 则可 A 先开动1 适当时间 再开动4 适当时间B 先开动3 适当时间 再开动2 适当时间C 开动4 适当时间D 先开动3 适当时间 再开动4 适当时间 1 A 例3 某人在一只静止于水面的小船上练习射击 船 人 枪 靶 子弹的总质量为M 枪内有n颗子弹 每颗子弹质量为m 枪口到靶的距离为l 子弹射出时相对于地速度为v 在发射后一颗子弹时 前一颗已陷入靶中 则在发射完n颗子弹后小船后退的距离为多少 例3 传送带以V0 2m s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上 其质量为M 30kg 包与车间的动摩擦因数为 0 4 则包从滑上车到最远处所经历的时间为多少 0 3 如图所示 质量为M的光滑滑块放置在光滑的水平面上 另一质量m的物体以速度v向上滑去 物体刚好能到达最高点 求物体到m达最高点的速度 例4 如图所示 一排人站在沿x轴的水平轨道旁 原点O两侧人的序号都记为n n 1 2 3 每人只有一个沙袋 x 0一侧的每个沙袋的质量为m 14kg x 0一侧的每个沙袋的质量m 10kg 一质量为M 48kg的小车以某初速度从原点出发向正x方向滑行 不计轨道阻力 当车每经过一人身旁时 此人就把沙袋以水平速度v朝与车相反的方向沿车面扔到车上 u的大小等于扔此沙袋之前的瞬间车速大小的2n倍 n是此人的序号数 1 空车出发后 车上堆积了几个沙袋时 车就反向滑行 2 车上最终有大小沙袋共多少个 例5 分析 本题未告知小车的初速 事实上车上的沙袋数与小车的初速无关 这是因为小车车速越快 扔沙袋的反向速度也越大 另外 本题若逐次运用动量守恒定律计算是非常麻烦的 抓住动量为一状态量的特点 即可巧解此题 解 1 设空车出发后 车上堆积了n个沙袋反向 则第n个沙袋未扔前动量为 M n 1 m Vn其中Vn为车过第n个人身边时的车速 依题意有m2nVn M n 1 m Vn解得n 34 14 2 4因为n为整数 故取n 3 2 同理有 M 3m n 1 m Vn m 2n Vn 解得n 8最后结果是车上有沙袋总数N 3 8 11个 喷气式飞机通过连续不断地向后喷射高速燃气 可以得到超过音速的飞行速度 法国幻影 2000 美国 F16 美国 隐形 117 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全