[导学探究] 1.火箭飞行利用了怎样的工作原理?在分析火箭运动问题时可否应用动量守恒定律?
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0=mv′-(M-m)v
所以v′=v=v
3.分析提高火箭飞行速度的可行办法.
答案 由上问可知火箭喷气后最大的速度v′=(-1)v
故可以用以下办法提高火箭飞行速度:
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] 火箭的原理
1.工作原理
应用反冲运动,其反冲过程动量守恒.它靠向后喷出的气流的反冲作用而获得向前的速度.
2.影响火箭最终速度大小的因素
(1)喷气速度:
现代液体燃料火箭的喷气速度约为2 000~4 000 m/s.
(2)火箭的质量比:
指火箭起飞时的质量与火箭除燃料外的箭体质量之比.现代火箭的质量比一般小于10.
喷气速度越大,质量比越大,火箭获得的速度越大.
[即学即用] 判断下列说法的正误.
(1)火箭点火后离开地面加速向上运动,是地面对火箭的反作用力作用的结果.( × )
(2)在没有空气的宇宙空间,火箭仍可加速前行.( √ )
三、"人船模型"探究
[导学探究] 如图1甲所示,人在漂浮在水面上的小船上行走,小船同时向着相反的方向运动,其简化运动如图乙.(不考虑船受到水的阻力)