答案 火箭靠向后连续喷射高速气体飞行,利用了反冲原理.由于火箭与"高温、高压"燃气组成的系统内力很大,远大于系统所受重力及阻力,故可应用动量守恒定律.
(2)设火箭发射前的总质量是M,燃料燃尽后的质量为m,火箭燃气的喷射速度为v,试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度v′.
答案 在火箭发射过程中,由于内力远大于外力,所以可认为动量守恒.取火箭的速度方向为正方向,发射前火箭的总动量为0,发射后的总动量为mv′-(M-m)v
则由动量守恒定律得mv′-(M-m)v=0
所以v′=v=v
(3)分析提高火箭飞行速度的可行办法.
答案 由(2)知火箭喷气后增加的速度v′=(-1)v
故可以用以下办法提高飞行速度:
①提高喷气速度;②提高火箭的质量比;③使用多级火箭,一般为三级.
[知识梳理] (1)火箭的工作原理:利用反冲运动,火箭燃料燃烧产生的高温、高压燃气从尾部喷管迅速喷出,使火箭获得向前的速度.
(2)火箭燃料燃尽时火箭获得的最大速度由喷气速度和质量比(火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比)两个因素决定.
(3)火箭喷气属于反冲类问题,是动量守恒定律的重要应用.在火箭运动的过程中,随着燃料的消耗,火箭本身的质量不断减小,对于这一类的问题,可选取火箭本身和在相互作用的时间内喷出的全部气体为研究对象,取相互作用的整个过程为研究过程,运用动量守恒的观点解决问题.
[即学即用] (多选)采取下列哪些措施有利于增加火箭的飞行速度( )
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
答案 AC
三、"人船模型"探究
[导学探究] (1)两位两学在公园里划船,当小船离码头大约1.5 m左右时,有一位同学心想:自己在体育课上立定跳远的成绩从未低于2 m,跳到岸上绝对没有问题.于是她纵身一跳,结果却掉到了水里(如图1所示),她为什么不能如她所想的那样跳到岸上呢?(不计水的阻力)