反沖現(xiàn)象火箭2022年10月31日，長征五號B運載火箭于中國文昌航天發(fā)射場將中國空間站夢天實驗艙發(fā)射升空。火箭升空是什么原理？空間站轉(zhuǎn)換飛行姿態(tài)又是怎樣做到的呢？1.定義根據(jù)動量守恒定律可知,原來靜止的系統(tǒng)在內(nèi)力的作用下分裂為兩個部分,當(dāng)其中一部分向某個方向運動時,另一部分向相反方向運動，這就叫做反沖運動。一、反沖(3)若反沖運動前系統(tǒng)是靜止的，則根據(jù)動量守恒定律有：特點：(1)反沖運動是系統(tǒng)內(nèi)力作用的結(jié)果，即系統(tǒng)相互作用的物體之間的作用力與反作用力產(chǎn)生的效果。(2)反沖運動中系統(tǒng)所受外力一般不為零，但如果滿足

F內(nèi)>>F外，可以認為系統(tǒng)動量守恒。Mv1-mv2=0注：若已知條件是物體間相對速度，應(yīng)將相對速度轉(zhuǎn)化為相對統(tǒng)一參考系的速度（一般取地面做參考系）生活中的反沖運動你知道章魚、烏賊怎樣游泳的嗎？它們先把水吸入體腔，然后用力壓水，通過身體前面的孔將水噴出，使身體很快地運動。它們游泳時應(yīng)用了什么物理原理？應(yīng)用了反沖運動原理。生活中的反沖運動槍械、火炮發(fā)射時會產(chǎn)生巨大的后坐力，影響連續(xù)發(fā)射的精確度，因此用步槍射擊時要把槍身抵在肩部，以減小反沖作用。1965年我自行設(shè)計制造第一架超音速噴氣式強擊機--強-5噴氣式飛機通過連續(xù)不斷地向后噴射高速燃氣，可以得到超過音速的飛行速度。2011年我自行設(shè)計制造第一架隱身戰(zhàn)斗機--殲-20我國早在宋代就發(fā)明了火箭，如圖所示。箭桿上捆一個前端封閉的火藥筒，點燃后生成的燃氣以很大速度向后噴出，箭桿由于反沖而向前運動。二、火箭世界上最早的噴射火箭火力打擊范圍較大的火箭車，多車聯(lián)排，曰“神火萬全鐵圍營式”，是為最早的實施覆蓋打擊火力的火器，根據(jù)藥筒尺寸和裝藥量的不同射程約150米至500米不等明代火箭世界上最早的反艦導(dǎo)彈——火龍出水最早的二級火箭雛形在露梁海戰(zhàn)中，明水師運用火龍出水重創(chuàng)日軍艦隊。航天是中國人古已有之的夢想，只是苦于沒有交通工具，數(shù)百年間這個夢想一直?？吭跓o數(shù)人的心里無法出海。明朝時，情況大為改變，當(dāng)時國內(nèi)的兵器工業(yè)取得了重大進步，尤其是“火箭”技術(shù)的提高，使一個名叫萬戶的人最終將這個千百年的夢想付諸行動，成為世界航天史上的第一人。點火！火箭噴出一股股火幅，“飛龍”火箭把萬戶推向半空，正當(dāng)?shù)孛嬗^看的人群歡呼的時候，第二排火箭自行點燃了，一聲巨響，萬戶連同“飛天椅”一起墜落在萬家山……萬戶就這樣走了，他犧牲在自己夢想的征途中。為了紀(jì)念這位偉大的人類航天先行者，在上世紀(jì)70年代的一次國際天文聯(lián)合會上，眾人將月球上一座環(huán)形山命名為“萬戶”，將萬戶的名字永遠寫在了他夢想觸及的地方，以紀(jì)念“第一個試圖利用火箭作飛行的人”。1.定義：現(xiàn)代火箭是指一種靠噴射高溫高壓燃氣獲得反作用力向前推進的飛行器,是反沖運動的典型應(yīng)用之一。2.現(xiàn)代火箭的主要用途利用火箭作為運載工具,例如發(fā)射探測儀器、常規(guī)彈頭和核彈頭、人造衛(wèi)星和宇宙飛船?，F(xiàn)代火箭思考與討論

質(zhì)量為m的人在遠離任何星體的太空中，與他旁邊的飛船相對靜止。由于沒有力的作用，他與飛船總是保持相對靜止的狀態(tài)。這個人手中拿著一個質(zhì)量為?m的小物體，現(xiàn)在他以相對與飛船為u的速度把小物體拋出。(1)小物體的動量變化了多少？(2)人的動量變化量是多少？(3)人的速度改變量是多少？解：以飛船為參考系，小物體和人的初速度均為0(1)小物體的動量變化?p1=?m·u(3)?p2=-?p1(2)人的動量變化量?p2=m?v系統(tǒng)動量守恒3.火箭的工作原理主要由殼體和燃料兩大部分組成。火箭燃料燃燒時，從尾部噴出的氣體具有很大的動量，根據(jù)動量守恒定律，火箭獲得等大反向的動量，因而發(fā)生連續(xù)的反沖現(xiàn)象隨著推進劑的消耗，火箭的質(zhì)量逐漸減小，加速度不斷增大，當(dāng)推進劑燃盡時，火箭即以獲得的速度沿著預(yù)定的空間軌道飛行。設(shè)火箭發(fā)射前的總質(zhì)量是M，燃料燃盡后的質(zhì)量為m，火箭燃氣的噴射速率為v.求燃料燃盡后火箭的飛行速度為v′．火箭飛行最大速度由什么因素決定？解：在火箭發(fā)射過程中，由于內(nèi)力遠大于外力，所以動量守恒。取火箭的速度方向為正方向，發(fā)射前火箭的總動量為0，發(fā)后的總動量為4.最大飛行速度的決定因素：(1)噴氣速度:現(xiàn)代液體燃料火箭的噴氣速度約為2.5km/s,提高到3-4km/s需很高的技術(shù)水平。(2)質(zhì)量比(火箭開始飛行時的質(zhì)量與火箭除燃料外的箭體質(zhì)量之比):現(xiàn)代火箭能達到的質(zhì)量比不超過10。說明：噴氣速度越大,質(zhì)量比越大,火箭最終速度就越大。火箭向前飛行所能達到的最大速度,一般來說就是燃料燃盡時火箭的速度。要發(fā)射人造衛(wèi)星，這樣的火箭速度還不夠，如何解決衛(wèi)星發(fā)射問題？5.用多級火箭發(fā)射衛(wèi)星獲得所需速度

多級火箭是由單級火箭構(gòu)成，發(fā)射時先點燃第一級火箭，燃料用完后，空殼自動脫落，然后下一級火箭脫落，多級火箭及時把外殼脫落，使火箭的總質(zhì)量減少，因而達到更高的速度。但并非火箭級數(shù)越多就越好，級數(shù)越多結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，技術(shù)要求越高，工作可靠性越差，目前多級火箭一般是三級火箭。如圖所示，長為L、質(zhì)量為M的小船停在靜水中，質(zhì)量為m的人從靜止開始從船頭走到船尾，不計水的阻力，求船和人相對地面的位移各為多少？人船模型x1x2人船模型應(yīng)用載人氣球