(完整版)16.5反冲运动---火箭

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？
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。
2.我们如何既避免反冲危害又能保证命中精度呢？
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。Biblioteka 看 图 你知道章鱼，乌贼怎样游泳吗？
想 它们先把水吸入体腔，然后用力压水，通 象 过身体前面的孔喷出，使身体很快的运动
与 你认为章鱼、乌贼游泳时运用了什么原理
思 呢？
（反冲）
考
乌
章
贼
鱼
动画：反冲运动
§5 反冲运动
火箭
新课引入
气球实验： 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？
长 征 五 号 结 构 图
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
酒泉卫星发射中心
发射架
发射场
天宫一号
西昌卫星发射中心
2.现代火箭
火箭
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 反作用力向前推进的飞行器
2.火箭的工作原理
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 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 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 即以获得的速度沿着预定的空间轨道飞 行。
常见的一些反冲运动
水闸放水，带动水轮发电。 右图为世界最大的反击式水 轮发电机转轮——三峡左岸 电站5号机组转轮正被吊离 驳船。
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
他是如何利用反冲运动发 电的呢？
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。
反冲运动的应用： 灌溉喷水器
二、火箭
1.古代火箭
古代火箭的发展经历了哪些阶段？
宋代
明代
现代
反冲运动的利用3-火箭
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， 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。
古代火箭
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。
太原卫星发射中心
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
火箭能为我们做些什么呢？
运载空间站
运载探测器
-
现代火箭：
俄 罗
中国
美 国
斯
大
力
能
神
源
号
号
—
-M
—
欧 洲
日 本
阿 丽
系 列
亚
娜
长征系列
中国歼-10
• 美政府智库——“美国科学家联盟”认为，歼-10优于台军 的主力战机。歼-10最大巡航速度2.2马赫，升限18000米， 作战半径1100公里，最大航程2500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 F-16A和“幻影2000-5”。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 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。 《汉和防务评论》杂志认为，歼-10在研制过程中的各 项技术标准，都是立足于赶超台湾空军F-16A/B战斗机的。 经过综合评估，歼-10已领先F-16A/B。在发动机方面， 歼-10战机的发动机推力已经接近F16C/D战斗机的动力标 准，明显高于台军使用的F-16A/B战斗机。这意味着歼10比F-16A/B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。
请思考!
一、反冲运动
1. 定义： 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 部分必然向相反的方向运动。这个现象 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．
2. 特 点：a. 物体间相互系上统所作所受受合用合外突外力力为然为零零。发或则在在生某全一过，方程时向中
间短，作用强. 物体系动内量力所守远恒大受（于外或合单外力方力向一动量般守恒不）； 为零，但远远小于内力。
b. 一个物体分为两个部分且运动方向相反
3. 原理： 遵循动量守恒定律
作用前：P = 0 作用后: P' = m v + M V 则根据动量守恒定律有： P' = P 即 m v + M V = 0 故有：V = − ( m / M ) v （负号表示作用后的两部分运动方向相反有 其它形式的能转化为机械能，机械能不守恒)
美国：F16
美国：隐形“117”
1．定义：静止或运动的物体分离出一部
分物体 ，使另一部分向相反方向运动的
反
现象叫反冲运动。
冲 运
2．反冲运动中一般遵循动量守恒定律
反
动
应用：反击式水轮机、喷气式飞机 、火箭等
冲
3
运
． 防止：射击时，用肩顶住枪身
动
火 箭
1．飞行的原理---利用反冲运动
火
箭
喷气速度
箭所获得的速度与哪些因素有关?
u越大、
Δm/m越大：即火箭喷出的质量与喷出燃气后火 箭质量之比越大。
火箭获得的速度越大。
影响火箭飞行速度的主要因素是什么呢？
* 燃气喷射的速度（现代火箭喷气速度在
2000~4000m/s）
如何提高火箭燃气的喷射速度？（有限）
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。
例1
火箭飞行时在极短时间Δt时间内喷射燃气的质量是 Δm，喷出的燃气相对喷气前火箭的速度是u，喷出 燃气后火箭的质量是m。求这次喷气后火箭获得的 速度Δv。（忽略阻力和重力的影响） 解：以喷气前的火箭为参考系
由动量守恒得：0=mΔv + Δmu
Δv = -u(Δm/m)
通过Δv = -Δmu/m式可以看出火
2．决定火箭最终飞行速度的因素 质量比
*火箭的质量比（即火箭起飞时的质量与火箭 除燃料外的箭体质量之比）。
注：目前的技术条件下，火箭的质量比在6-10 左右，要发射人 造卫星，用一级火箭还 不能达到所需的速度(达不到7.9km/s） ，必 须用多级火箭。
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。
4.应用
水上飞人
5.防止
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 步枪射击时要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影 响。
•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。