高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册反冲现象火箭课文课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册反冲现象火箭课文课件ppt，共28页。PPT课件主要包含了知识讲解，上节回溯，问题引入，反冲现象的应用，减小反冲现象的影响，做一做，知识讲解火箭，古代火箭，现代火箭，思考与讨论等内容，欢迎下载使用。
1．弹性碰撞；2．非弹性碰撞；3．完全非弹性碰撞。
　　近几年来我国的航天事业发展迅速，火箭升空时会喷射大量的气体，借此获得巨大的速度，这其中体现了什么物理原理？
二、知识讲解——反冲现象
　　章鱼、乌贼游动时会把水吸入体腔，然后用力压水，通过身体前面的孔将水喷出，使身体很快的移动。章鱼能够调整喷水的方向，这样可以使得身体向任意方向前进，章鱼的游动体现了什么物理原理？
1．定义：一个物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某个方向运动，另一部分必然向相反的方向运动，这个现象称为反冲；2．特点：（1）物体的不同部分在内力作用下向相反的方向运动；（2）反冲现象中，内力一般远大于外力，可以利用动量守恒定律来处理；（3）其他形式的能转化成动能，系统的总动能增加。
　　农田、园林的喷灌装置，喷气式飞机，火箭等等。
　　射击时把枪身抵在肩部，减小反冲现象的影响，自行火炮的止退犁和缓冲装置，减小因为反冲现象炮身的后退，提高连射精度。
1．把一个气球吹起来，用手捏住气球的通气口，然后突然放开，让气体喷出，观察气球的运动。2．把弯管装在可旋转的盛水容器中。当水从弯管流出时，容器就旋转起来。
　　我国早在宋代就发明了火箭，在箭杆上捆一个前端封闭的火药桶，点燃后生成的燃气以很大的速度向后喷出，箭杆由于反冲而向前运动。
　　火箭和喷气式飞机的飞行应用了反冲的原理，它们都靠喷出气流的反冲作用而获得巨大的速度。现代的喷气式飞机，靠连续不断地向后喷出气体，飞行速度能够超过 1000 m/s 。现代火箭的主要用途是，利用火箭作为运载工具，如发射探测仪、常规弹头和核弹头、人造卫星和宇宙飞船等。
　　质量为 m 的人在远离任何星体的太空中，与他旁边的飞船相对静止。由于没有力的作用，他与飞船总保持相对静止的状态。　　这个人手中拿着一个质量为 Δm 的小物体。现在他以相对于飞船为 μ 的速度把小物体抛出。1．小物体的动量改变量是多少？2．人的动量改变量是多少？3．人的速度改变量是多少？
　　主要由壳体和燃料两大部分组成。火箭燃料燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭获得等大反向的动量。当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。
　　设火箭飞行时，在极短的时间 Δt 内喷射燃气的质量为 Δm ，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是 μ ，喷出燃气后火箭的质量是 m ，喷气后火箭增加的速度是 Δv 。
　　上式表明，火箭喷出的燃气速度 μ 越大、火箭喷出物质的质量与火箭本身质量之比越大，火箭获得的速度就越大。
　　现代火箭发动机的喷气速度通常在 2000 m/s～5000m/s，这样的火箭还是达不到发射人造地球卫星的 7.9 km/s 的速度。　　为解决这个问题，科学家提出了多级火箭的概念。多级火箭在实际应用中一般不会超过四级。
二、知识讲解——人船模型
例题：　　如图，长为 l ，质量为 M 的船停在静水中，一个质量为 m 的人（可视为质点）从静止开始从船头走向船尾，不计水的阻力，求船和人相对地面的位移各是多少？
　　首先利用动量守恒确定两物体的速度关系，再确定位移关系。由于动量守恒，所以任一时刻系统总动量为零，动量守恒式可以写成 m1v1＝m2v2 。因此可知：（1）两物体的速度与质量成反比；（2）两物体的位移与质量成反比。
处理“人船问题”的思路
　　对于人船模型还要注意，人走船走，人停船停，人快船快，人慢船慢，人船方向相反。
1．反冲现象；2．反冲现象的原理；3．反冲现象的应用；
1．一架喷气式飞机飞行的速度是 800 m/s ，如果它喷出的气体相对飞机的速度小于 800 m/s ，那么以地面为参考系，气体的速度方向实际上是与飞机飞行的方向相同的。如果这种情况下继续喷出气体，飞机的速度还会增加吗？为什么？
2．一个连同装备共有 100 kg 的航天员，脱离宇宙飞船后，在离飞船 45 m 的位置与飞船处于相对静止的状态。装备中有一个高压气源，能以 50 m/s 的速度喷出气体。航天员为了能在 10 min 内返回飞船，他需要在开始返回的瞬间一次性向后喷出多少气体？
3．用火箭发射人造地球卫星，假设最后一节火箭的燃料用完后，火箭壳体和卫星一起以 7.0×103 m/s 的速度绕地球做匀速圆周运动。已知卫星的质量为 500 kg ，最后一节火箭壳体的质量为 100 kg 。某时刻火箭壳体与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度为 1.8×103 m/s。试分析计算：分离后卫星的速度增加到多大？火箭壳体的速度多大？分离后它们将如何运动？
答：设分离后火箭壳体的速度为 v′ ，根据动量守恒定律有：(M＋m)v＝M(v′＋μ)＋mv′代入数据解得：v′＝5.5×103 m/s分离后卫星的速度：v′′＝v′＋μ＝7.3×103 m/s 。卫星分离后的速度 v′′ > v ，因此卫星将做离心运动，卫星对地面的高度不断升高，最终在某一高度稳定下来。火箭壳体的速度 v′ < v，它的轨道高度会不断降低，受万有引力的影响进入大气层，最终在大气层中烧毁。
4．一个士兵坐在皮划艇上，他连同装备和皮划艇的总质量是 120 kg 。这个士兵用自动步枪在 2 s 内沿水平方向连续射出 10 发子弹，每发子弹的质量是 10 g，子弹离开枪口时相对步枪的速度是 800 m/s 。射击前皮划艇是静止的，不考虑水的阻力。（1）每次射击后皮划艇的速度改变多少？（2）连续射击后皮划艇的速度是多大？（3）连续射击时枪所受到的平均反冲作用力是多大？