反冲运动 火箭2.doc

反冲运动火箭
一、教学目标
1.知道什么是反冲运动和反冲运动在技术上的应用。
2.知道火箭的飞行原理和主要用途。
3.了解航天飞机的发展和宇宙航行。
二、重点、难点
1.重点：
理解反冲运动的概念及其重要作用。
2.难点：
用动量守恒去分析反冲运动
三、教学过程
反冲是生活和生产实践中常见的一种现象，它是动量守恒所导致的必然结果，在许多场合反冲是不利的，如大炮的射击，由炮身的反冲会影响炮弹的出口速度和准确瞄准，但有些场合恰好是利用了反冲，如喷气式飞机和火箭就是利用反冲来工作的。
（一）反冲
【演示】用薄铝箔卷成一个细管，一端封闭，另一端留一个很细的口。内装有火柴头刮下的药粉，把它放在增加上，使细管呈水平状态。用火柴给细管加热，当管内的药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反的方向飞去。
1.反冲运动：物体通过分离出一部分物体，使另一部分向相反的方向运动的现象，叫做反冲运动。
被分离的一部分物体可以是高速喷射出的液体、气体，也可以是被弹出的固体。
2.反冲运动的特点：反冲运动和碰撞、爆炸有相似之处，相互作用力常为变力，且作用力大，一般都都满足内力>>外力，所以反冲运动可用动量守恒定律来处理。
⑴反冲运动的问题中，有时遇到的速度是相作用的两物体间的相对速度，这是应将相对速度转化成对地的速度后，在列动量守恒的方程。
⑵在反冲运动中还常遇到变质量物体的运动，如火箭在运动过程中，随着燃料的消耗火箭本身的质量不断在减小，此时必须取火箭本身和在相互作用时的整个过程来进行研究。
3.反冲运动的应用：火箭、喷气式飞机或水轮机、灌溉喷水器等。
（二）火箭
1.火箭：现代火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得反作用力向前推进的飞行器。
2.火箭的工作原理：动量守恒定理。
当火箭推进剂燃烧时，从尾部喷出的气体具有很大的动量，根据动量守恒定律，火箭获得大小相等，方向相反的动量，因而发生立连续的反冲现象，随着推进剂的消耗，火箭的质量逐渐减小，加速度不断增大，当推进剂燃尽时，火箭即以获得的速度沿着预定的轨道飞行。
3.火箭飞行能达到的最大飞行速度，主要决定于两个因素：
⑴喷气的速度：现代液体燃料火箭的喷气速度约为2.5km/s，提高到4~4.5km/s需要很高的技术。
⑵质量比（火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量之比），现代火箭能达到的质量比不超过10。
4.现代火箭的主要用途：利用火箭作为运载工具，；例如发射探测器、常规弹头、人造卫星和宇宙飞船。
5.我国的火箭技术已跨入世界先进行列。

【例1】火箭喷气发动机每次喷出m=200g的气体，喷出气体相对地的速度v=1000m/s，
设火箭初质量M=300kg，发动机每秒喷气20次，在不考虑地球引力及空气阻力的情况下，火箭发动机1秒末的速度是多大？
【解析】选火箭和1秒末喷出的气体为研究对象，设火箭1秒末速度为V，1秒内共喷
出质量为20m的气体，选火箭前进方向为正方向，由动量守恒得：
(M-m)V-20mv=0
解得
V==m/s=m/s=13.6m/s
【例2】一静止的质量为M的原子核，以相对地的速度v放射出一质量为m的粒子后，
原子核剩余部分作反冲运动的速度大小为（）
A.B.C.D.
【解析】由动量守恒：
(M-m)v′=mv
得v′=
答案为B。
【例3】采取下列哪些措施有利于增加喷气式飞机的飞行速度（）
A.使喷出的气体速度增大B.使喷出的气体温度更高
C.使喷出的气体质量更大D.使喷出的气体密度更小
【解析】设原来的总质量为M，喷出的气体质量为m，速度是v，剩余的质量(M-m)的速度是v′，由动量守恒得出：
mv=(M-m)v′
v′=,由上式可知：m越大，v越大，v′越大。答案为A、C。