碰撞、反冲讲述.ppt

爆炸与碰撞 1.共同特点：相互作用力是变力，作用时间极短、作 用力很大，如果有外力、内力远大于外力.均可以应用 动量守恒定律 2.在爆炸过程中，因有其他形式能转化为动能，所以 系统的动能会增加；在碰撞过程，如果没有动能损失， 碰撞前与碰撞后总动能相等；如果有部分动能转化为内 能，系统的总动能减小，系统的总动能是不可能增加的. 一质量为m的炮弹沿水平方向飞行，其动能为Ek，突然在空中爆炸成质量相同的两块，其一块向后，动能为Ek/2，另一块向前，则向前的这一块的动能为（ ） A.1/2Ek B.9/2Ek C.9/4Ek D. Ek C 反冲运动 1、定义：反冲是静止或运动的物体通过分离出 部分物质，而使自身在反方向获得加速的现象． 3、 研究反冲运动的目的：是找反冲速度的规律，求反冲速度的关键是确定相互作用的物体系统和其中各物体对地的运动状态． 2、特点： 动量： 动能： 反冲运动过程中，如果没有外力作用或外力的作用远小于内力，动量守恒。 总动能增加。 反冲运动是作用力与反作用力做正功的典型事例。 4. 反冲运动的应用： 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。 它是如何利用反冲运动发电的呢？ 二、火 箭 1、古代火箭 2、现代火箭 设火箭在Δt时间内喷射燃气的质量是Δm，喷出燃气的速度是u，喷出燃气后火箭的质量是m。设法算火箭获得的速度Δv。（忽略阻力和重力的影响） 思考分析 解答：火箭的壳体和火箭内的气体组成系统 ， 在燃气喷出的过程中，动量守恒。根据 动量守恒定律，选与火箭相对静止的物体为 参考系，火箭原来的动量为零，喷气后火箭 与燃气的总动量仍然为零。 即 mΔv + Δmu =0 解出： Δv = -Δmu/m 通过（1）式Δv=-Δmu/m，可以看出火箭 所获得的速度与那些因素有关? （1）u越大，Δm/m越大火箭获得的速度 越大。 （2）现代火箭的喷气速度在2000—4000m/s。 （3）火箭起飞时的质量与火箭除去燃料外 的壳体质量之比叫做火箭的质量比，这个 参数一般小于10。 解决办法： 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。 目前的技术条件下，要发射人造卫星，用一级火箭还不能达到所需的速度，必须用多级火箭。 练习: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速度V=7.0×103m/s绕地球做匀速圆周运动；已知卫星质量m=500kg，最后一节火箭壳体的质量M=100kg；某时刻火箭与卫星分离，分离时卫星与火箭壳体沿轨道切线方向的相对速度u=1.8×103m/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？分离后他们将如何运动？ 解：设分离后卫星的对地速度为V1,火箭壳体对地的速度为V2.以V的方向为正方向,分离瞬间动量守恒得： (M+m)V=mV1+MV2 又V1－V2 =u V，离心运动 V，向心运动 V2=5.5×103m/s V1=7.3×103m/s 例1、假设一小型宇宙飞船沿人造卫星的轨道在高空中作匀速圆周运动，如果飞船沿与其速度相反的方向抛出一个物体A，则下列说法正确的是 （ ） A．A与飞船都可能按原轨道运动 B．A与飞船不可能按原轨道运动 C．飞船运行的轨道半径一定增加，A运动的轨道半径可大于原半径 D．A可能沿地球半径方向竖直下落，而飞船运行的轨道半径将增大 碰撞、反冲 碰撞的特点： 1.时间的特点：在碰撞现象中，相互作用时间很短。 2.相互作用力的特点：在碰撞过程中，相互作用力先是急剧增大，然后急剧减小，平均作用力很大。 3.动量守恒条件的特点：系统的内力远远大于外力，所以，系统即使所受外力之和不为零，外力可以忽略， 系统动量守恒。 4.位移特点：碰撞过程是瞬间发生的，时间极短，所以在物体发生碰撞的瞬间，可忽略物体的位移，可以认为物体在碰撞前后仍在同一位置。 5.能量的特点：碰后总动能一定不大于碰前总动能。 碰撞的分类 按碰撞前后速度方向的关系分 正碰 斜碰 按能量损失的情况分 弹性碰撞： 非弹性碰撞： 完全非弹性碰撞： 动量守恒，动能没有损失 动量守恒，动能有损失 m1v1+m2v2=(m1+m2)v,动能损失最大 碰撞过程应遵循三大原则 ◇ 动量守恒原则： ◇ 速度要合理原则： ◇ 机械能不增加原则： P前=P后 或 △PA=-△