16.5反冲运动---火箭-PPT.ppt

16.5反冲运动-火箭动画：反冲运动2 5 反冲运动 火箭3新课引入新课引入气球实验：将一个气球吹大，然后松手，看看会出现将一个气球吹大，然后松手，看看会出现什么现象？如何解释这种现象呢？什么现象？如何解释这种现象呢？请思考请思考!4一、反冲运动一、反冲运动1.定义：定义：一个静止的物体在内力的作用下分裂为一个静止的物体在内力的作用下分裂为两个部分，一部分向某一方向运动另一两个部分，一部分向某一方向运动另一部分必然向相反的方向运动。这个现象部分必然向相反的方向运动。这个现象叫做反冲叫做反冲注：被分离的一部分物体可以是高速喷射出的液体、气体，也可以是固体52.特特 点：点：b.一个物体分为两个部分且一个物体分为两个部分且运动方向相反运动方向相反3.原理：原理：作用前：作用前：P =0作用后作用后:P=m v+M V则根据动量守恒定律有：则根据动量守恒定律有：P=P即即 m v+M V=0 故有：故有：V=(m/M)v（负号表示作用后的两部分运动方向相反（负号表示作用后的两部分运动方向相反有有其它形式的能转化为机械能，机械能不守恒其它形式的能转化为机械能，机械能不守恒)a.物体间相互作用突然发生，时间短，作用强.物体系所受外力一 般不为零，但远远小于内力。遵循动量守恒定律遵循动量守恒定律系统所受合外力为零或在某一方向系统所受合外力为零或在某一方向上所受合外力为零。则在全过程中上所受合外力为零。则在全过程中动量守恒（或单方向动量守恒）；动量守恒（或单方向动量守恒）；内力远大于合外力内力远大于合外力6 4.应用应用7大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点8水上飞人水上飞人910用枪射击时，子弹向前飞去，枪身发生反冲向后用枪射击时，子弹向前飞去，枪身发生反冲向后运动。枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用运动。枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。响。5.防止防止1112履带表面有较深的突起抓地钩型设计摩擦系数较大，止退止退犁，看到了吗？止退犁上又有两个液压缓冲器。这一切都是为了提高火炮的连射时的命中精度而精心设计的。131.1.同学们是不是在电影里看到，火炮在发射时炮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？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，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。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我们如何既避免反冲危害又能保证命中精度呢？命中精度呢？巨大的反冲作用就全靠炮身的材料硬度抵消了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，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。不合理的设计。14常见的一些反冲运动水闸放水，带动水轮发电。水闸放水，带动水轮发电。右图为世界最大的反击式水右图为世界最大的反击式水轮发电机转轮轮发电机转轮三峡左岸三峡左岸电站电站5号机组转轮正被吊离号机组转轮正被吊离驳船。驳船。15反击式水轮机的模型反击式水轮机的模型16反击式水轮机的转轮反击式水轮机的转轮反击式水轮机的蜗壳反击式水轮机的蜗壳17反击式水轮机是反击式水轮机是大型水力发电站大型水力发电站应用最广泛的水应用最广泛的水轮机。它是靠水轮机。它是靠水流的反冲作用旋流的反冲作用旋转的。我国早在转的。我国早在70年代就能生产年代就能生产转轮直径转轮直径5.5米，米，质量质量110吨，最吨，最大功率达大功率达30万千万千瓦的反击式水轮瓦的反击式水轮机。机。他是如何利用反冲运动发他是如何利用反冲运动发电的呢？电的呢？18反冲运动的应用：灌溉喷水器19二、火箭二、火箭20古代火箭的发展经历了哪些阶段？古代火箭的发展经历了哪些阶段？宋代宋代明代明代现代现代1.古代火箭古代火箭21反冲运动的利用反冲运动的利用3-3-火箭火箭我国早在宋代就发明了火箭，在箭支我国早在宋代就发明了火箭，在箭支上扎个火药筒，火药筒的前端是封闭的，上扎个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后生成的燃气以很大的速度向后火药点燃后生成的燃气以很大的速度向后喷出，火箭由于反冲而向前运动。喷出，火箭由于反冲而向前运动。22古代火箭古代火箭23最早的载人火箭的记录是明代一名叫万户的人，他坐在绑有几十支火箭的椅子上。手拿两个大风筝，叫人点燃火箭，想使自己飞上天去，但他失败了，而且为此献出了生命。他的为科学献身的精神是令人敬佩和值得我们学习的。24火箭火箭2.现代火箭现代火箭25工作原理：动量守恒定律工作原理：动量守恒定律1.火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得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反作用力向前推进的飞行器2.火箭的工作原理火箭的工作原理当火箭的推进剂燃烧时，从尾部喷出的当火箭的推进剂燃烧时，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，方向相反的动律，火箭获得大小相等，方向相反的动量，因而发生连续的反冲现象，随着推量，因而发生连续的反冲现象，随着推进剂的燃烧，火箭的质量逐渐减小，加进剂的燃烧，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空间轨道飞即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。行。工作原理：动量守恒定律工作原理：动量守恒定律1.火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得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反作用力向前推进的飞行器2.火箭的工作原理火箭的工作原理当火箭的推进剂燃烧时，从尾部喷出的当火箭的推进剂燃烧时，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，方向相反的动律，火箭获得大小相等，方向相反的动量，因而发生连续的反冲现象，随着推量，因而发生连续的反冲现象，随着推进剂的燃烧，火箭的质量逐渐减小，加进剂的燃烧，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空间轨道飞即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。行。工作原理：动量守恒定律工作原理：动量守恒定律1.火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得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反作用力向前推进的飞行器2.火箭的工作原理火箭的工作原理当火箭的推进剂燃烧时，从尾部喷出的当火箭的推进剂燃烧时，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，方向相反的动律，火箭获得大小相等，方向相反的动量，因而发生连续的反冲现象，随着推量，因而发生连续的反冲现象，随着推进剂的燃烧，火箭的质量逐渐减小，加进剂的燃烧，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空间轨道飞即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。行。工作原理：动量守恒定律工作原理：动量守恒定律1.火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得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反作用力向前推进的飞行器2.火箭的工作原理火箭的工作原理当火箭的推进剂燃烧时，从尾部喷出的当火箭的推进剂燃烧时，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，方向相反的动律，火箭获得大小相等，方向相反的动量，因而发生连续的反冲现象，随着推量，因而发生连续的反冲现象，随着推进剂的燃烧，火箭的质量逐渐减小，加进剂的燃烧，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空间轨道飞即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞行。行。工作原理：动量守恒定律工作原理：动量守恒定律1.火箭是指一种靠喷射高温高压燃气获得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反作用力向前推进的飞行器26例例1火箭飞行时在极短时间火箭飞行时在极短时间t时间内喷射燃气的质量是时间内喷射燃气的质量是m，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是u，喷出，喷出燃气后火箭的质量是燃气后火箭的质量是m。求这次喷气后火箭获得的。求这次喷气后火箭获得的速度速度v。（忽略阻力和重力的影响）。（忽略阻力和重力的影响）由动量守恒得：由动量守恒得：0=mv +mu 解：以喷气前的火箭为参考系解：以喷气前的火箭为参考系v=-u(m/m)27通过通过v=-mu/m式式可以看出火可以看出火箭所获得的速度与哪些因素有关箭所获得的速度与哪些因素有关?u越大、越大、m/m越大：即火箭喷出的质量与越大：即火箭喷出的质量与喷出燃气后喷出燃气后火火箭质量之比越大。箭质量之比越大。火箭获得的速度越大。火箭获得的速度越大。28影响火箭飞行速度的主要因素是什么呢？影响火箭飞行速度的主要因素是什么呢？*燃气燃气喷射的速度喷射的速度（现代火箭喷气速度在20004000m/s）如何提高火箭燃气的喷射速度？（有限）如何提高火箭燃气的喷射速度？（有限）*火箭的质量比火箭的质量比（即火箭起飞时的质量与火箭除（即火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比）。燃料外的箭体质量之比）。答：要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料，答：要提高喷气速度，就要使用高质量的燃料，目目前常用的液体燃料是液氢，用液氧做氧化剂。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，火箭的质量比在注：目前的技术条件下，火箭的质量比在6-10 左右，要发射人左右，要发射人造卫星，用一级火箭还造卫星，用一级火箭还 不能达到所需的速度不能达到所需的速度(达不到达不到7.9km/s），必，必须用多级火箭。须用多级火箭。2930 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。31长长征征五五号号结结构构图图运载火箭一般采用运载火箭一般采用液体推进剂，第一、液体推进剂，第一、二级多用液氧、煤二级多用液氧、煤油或四氧化二氮、油或四氧化二氮、偏二甲肼。末级用偏二甲肼。末级用液氧、液氢高能推液氧、液氢高能推进，称为低温液体进，称为低温液体火箭，技术比较复火箭，技术比较复杂，目前只有美国、杂，目前只有美国、俄斯、法国、中国俄斯、法国、中国和日本等少数几个和日本等少数几个国家掌握低温液体国家掌握低温液体火箭技术火箭技术32天宫一号 发射架 发射场 酒泉卫星发射中心酒泉卫星发射中心33西昌卫星发射中心西昌卫星发射中心34太原卫星发射中心太原卫星发射中心35火箭能为我们做些什么呢？发射人造地球卫星运送载人飞船36运载空间站运载探测器火箭能为我们做些什么呢？37日本-M系列现代火箭：美国-大力神号俄罗斯能源号欧洲阿丽亚娜长征系列中国38中国歼-10 39美政府智库美政府智库“美国科学家联盟美国科学家联盟”认为，歼认为，歼-10优于台军优于台军的主力战机。歼的主力战机。歼-10最大巡航速度最大巡航速度2.2马赫，升限马赫，升限18000米，米，作战半径作战半径1100公里，最大航程公里，最大航程2500公里，可以接受空中公里，可以接受空中加油，从而使得航程倍增，整体性能优于台湾空军列装的加油，从而使得航程倍增，整体性能优于台湾空军列装的F-16A和和“幻影幻影2000-5”。尽管在未来台海冲突中，战机。尽管在未来台海冲突中，战机的可靠性、电子设备性能、人员素质、战术训练与美军的的可靠性、电子设备性能、人员素质、战术训练与美军的驰援等，都是胜负的关键，但是中国大陆一旦大量装备歼驰援等，都是胜负的关键，但是中国大陆一旦大量装备歼-10来压制台湾，台海的空中力量对比将迅速向大陆倾斜。来压制台湾，台海的空中力量对比将迅速向大陆倾斜。汉和防务评论汉和防务评论杂志认为，歼杂志认为，歼-10在研制过程中的各在研制过程中的各项技术标准，都是立足于赶超台湾空军项技术标准，都是立足于赶超台湾空军F-16A/B战斗机的。战斗机的。经过综合评估，歼经过综合评估，歼-10已领先已领先F-16A/B。在发动机方面，歼。在发动机方面，歼-10战机的发动机推力已经接近战机的发动机推力已经接近F16C/D战斗机的动力标准，战斗机的动力标准，明显高于台军使用的明显高于台军使用的F-16A/B战斗机。这意味着歼战斗机。这意味着歼-10比比F-16A/B战机能更加快速地升空，携带更多弹药，在空中格战机能更加快速地升空，携带更多弹药，在空中格斗中占据机动性能优势。斗中占据机动性能优势。4041美国：F1642美国：隐形“117”43