离子推进器的工作原理是什么-

网上有关“离子推进器的工作原理是什么?”话题很是火热,小编也是针对离子推进器的工作原理是什么?寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助到您。

火箭是靠火箭发动机向前推进的。火箭发动机点火以后,推进剂(液体的或固体的燃烧剂加氧化剂)在发动机的燃烧室里燃烧,产生大量高压燃气;高压燃气从发动机喷管高速喷出,所产生的对燃烧室(也就是对火箭)的反作用力,就使火箭沿燃气喷射的反方向前进 火箭推进原理依据的是牛顿第三律:作用力和反作用力大小相等,方向相反。一个扎紧的充满空气的气球一旦松开,空气就从气球内往外喷,气球则沿反方向飞出。

固体推进剂,从底层向顶层或从内层向外层快速燃烧。

液体推进剂,用高压气体对燃烧剂与氧化剂贮箱增压,然后用涡轮泵将燃烧剂与氧化剂输进燃烧室。

推进剂的能量在发动机内转化为燃气的动能,形成高速气流喷出,产生推力。

推力是表示火箭发动机性能的主要参数之一,它是推进剂在推力室中燃烧产和的高温燃气经过喷管高速喷射而产生的反作用力。推力是直接作用在推力室内外表面上的力的合力。

比冲,是表示火箭发动机性能的另一个重要参数。它表示火箭发动机在稳定工作状态下,每单位质量的推进剂所产生的推力值,比冲的大小和喷管出口面积与推力室喉部面积之比(面积比)有关。面积比越大,比冲越高。喷管形状直接影响比冲的大小(燃气从喷口喷出时的速度)。

(1)战场上,火炮在打出炮弹后会猛然后退。

战场上,火炮在打出炮弹的同时炮身会倒退,指战员需要火炮回到原来的位置和重新瞄准,现代的火炮都安装上使火炮发射后自动迅速复位的装置。

(2)反击式水轮机

当水从这些弯管流出时,发电机的叶片就开始旋转。靠此来发电。

(3)自动喷水器

当水从弯管的喷嘴里喷射出来,弯管在水的反作用力的推动下会自动旋转,增加了喷水面积。

(4)鱿鱼逃跑

在水中鱿鱼通过体侧的孔将水吸入鳃腔,然后用力把水挤出外,鱿鱼向反方向游去。

演示实验: 在针管中注入水,用力将针筒往下压,水喷出来的同时皮管向后倾斜。

我们从演示实验和介绍的中发现这些现象或者应用有以下特点:

当一个物体向某个方向射出(或抛出)它的一部分时,这个物体的剩余部分将向相反方向运动。

我们称这种运动为反冲运动。

定 义: 反冲运动是当一个物体向某个方向射出(或抛出)它的一部分时,这个物体的剩余部分将向相反方向运动。

反冲运动在我们平时生活中很常见,比如新战士在刚接触射击时往往因为卧枪的姿势不对,在子弹打出去后,枪柄因为反冲,会重重撞在肩膀上。我们还利用反冲原理制造了喷气式飞机及火箭。

高二物理教案之反冲运动

 1.动量和冲量

(1)动量:运动物体的质量和速度的乘积叫做动量,即p=mv。是矢量,方向与v的方向相同。两个动量相同必须是大小相等,方向一致。

(2)冲量:力和力的作用时间的乘积叫做该力的冲量,即I=Ft。冲量也是矢量,它的方向由力的方向决定。

2.动量定理:物体所受合外力的冲量等于它的动量的变化。表达式:Ft=p′-p或Ft=mv′-mv

(1)上述公式是一矢量式,运用它分析问题时要特别注意冲量、动量及动量变化量的方向。

(2)公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力。

(3)动量定理的研究对象可以是单个物体,也可以是物体系统。对物体系统,只需分析系统受的外力,不必考虑系统内力。系统内力的作用不改变整个系统的总动量。

(4)动量定理不仅适用于恒定的力,也适用于随时间变化的力。对于变力,动量定理中的力F应当理解为变力在作用时间内的平均值。

★★★3.动量守恒定律:一个系统不受外力或者所受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变。

表达式:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′

(1)动量守恒定律成立的条件

①系统不受外力或系统所受外力的合力为零。

②系统所受的外力的合力虽不为零,但系统外力比内力小得多,如碰撞问题中的摩擦力,爆炸过程中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多,可以忽略不计。

③系统所受外力的合力虽不为零,但在某个方向上的分量为零,则在该方向上系统的总动量的分量保持不变。

(2)动量守恒的速度具有“四性”:①矢量性;②瞬时性;③相对性;④普适性。

4.爆炸与碰撞

(1)爆炸、碰撞类问题的共同特点是物体间的相互作用突然发生,作用时间很短,作用力很大,且远大于系统受的外力,故可用动量守恒定律来处理。

(2)在爆炸过程中,有其他形式的能转化为动能,系统的动能爆炸后会增加,在碰撞过程中,系统的总动能不可能增加,一般有所减少而转化为内能。

(3)由于爆炸、碰撞类问题作用时间很短,作用过程中物体的位移很小,一般可忽略不计,可以把作用过程作为一个理想化过程简化处理。即作用后还从作用前瞬间的位置以新的动量开始运动。

5.反冲现象:反冲现象是指在系统内力作用下,系统内一部分物体向某方向发生动量变化时,系统内其余部分物体向相反的方向发生动量变化的现象。喷气式飞机、火箭等都是利用反冲运动的实例。显然,在反冲现象里,系统的动量是守恒的。更多知识点可关注下北京新东方中学全科教育的高考物理课程。

作为一名辛苦耕耘的教育工作者,有必要进行细致的教案准备工作,教案是教学活动的总的组织纲领和行动方案。优秀的教案都具备一些什么特点呢?以下是我整理的高二物理教案之反冲运动,希望能够帮助到大家。

一 、目标

1、知道什么是反冲运动,能举出几个反冲运动的实例;

2、知道火箭的飞行原理和主要用途。

二、重点

1、知道什么是反冲。

2、应用动量守恒定律正确处理喷气式飞机、火箭一类问题。

三、难点

如何应用动量守恒定律分析、解决反冲运动。

四、教学过程

1、引入新课

演示:拿一个气球,给它充足气,然后松手,观察现象。

描述现象:释放气球后,气球内的气体向后喷出,气球向相反的方向飞出。

在日常生活中,类似于气球这样的运动很多,本节课我们就来研究这种。

2、教学过程

(一) 反冲运动 火箭

1、教师分析气球所做的运动

给气球内吹足气,捏紧出气孔,此时气球和其中的气体作为一个整体处于静止状态。松开出气孔时,气球中的气体向后喷出,气体具有能量,此时气体和气球之间产生相互作用,气球就向前冲出。

2、学生举例:你能举出哪些物体的运动类似于气球所作的运动?

学生:节日燃放的礼花。喷气式飞机。反击式水轮机。火箭等做的运动。

3、同学们慨括一下上述运动的特点,教师结合学生的叙述总结得到:

某个物体向某一方向高速喷射出大量的液体,气体或弹弹射出一个小物体,从而使物体本身获得一反向速度的现象,叫反冲运动

4、分析气球。火箭等所做的反冲运动,得到:

在反冲现象中,系统所做的合外力一般不为零;

但是反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况,可以认为反冲运动中系统动量守恒。

(二)学生用自己的装置演示反冲运动。

1、学生做准备:拿出自己的在课下所做的反冲运动演示装置。

2、学生代表介绍实验装置,并演示。

学生甲:

装置:在玻璃板上放一辆小车,

小车上用透明胶带粘中一块浸有酒

精的棉花。

实验做法:点燃浸有酒精的棉

花,管中的酒精蒸气将橡皮塞冲出,同时看到小车沿相反方向运动。

学生乙:

装置:到二个空摩丝瓶,在它们的底部用大号缝衣针各钻一个小洞,这样做成二个简易的火箭筒,在右图中的铁支架的立柱端装上顶轴,在放置臂的两侧各装一只箭筒,再把旋转系统放在顶轴上,往火箭筒内各注入约4mL的酒精,并在火箭筒下方的棉球上注入少量酒精。点燃酒精棉球,片刻火箭筒内的酒精蒸气从尾孔中喷出,并被点燃,这时可以看到火箭旋转起来。

学生丙:用可乐瓶做一个水火箭,是用一段吸管和透明胶带在瓶上固定一个导向管,瓶口塞 一橡皮塞,在橡皮塞上钻一孔,在塞上固定一只自行车车胎上的进气阀门,并在气门芯内装上小橡皮管,在瓶中先注入约1/3体积的水,用橡皮塞把瓶口塞严,将尼龙线穿过可乐瓶上的导向管,使线的一端拴在门的上框上,另一端拴在板凳腿上,要使线拉直,将瓶的进气阀与打气筒相接,向筒内打气到一定程度时,瓶塞脱开,水从瓶口喷出,瓶向反方向飞去。

过渡引言:同学们通过自己设计的实验装置得到并演示了什么是反冲运动,那么反冲运动在实际生活中有什么应用呢?下边我们来探讨这个问题。

(三)反冲运动的应用和防止

1、学生阅读课文有关内容。

2、学生回答反冲运动应用和防止的实例。

学生:反冲有广泛的应用:灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等都是反冲的重要应用。

学生:用枪射击时,要用肩部抵住枪身,这是防止或减少反冲影响的实例。

3、用多媒体展示学生所举例子。

4、要求学生结合多媒体展示的情景对几个过程中反

冲的应用和防止做出解释说明:

①对于灌溉喷水器,当水从弯管的喷嘴喷出时,弯管因反冲而旋转,带动发电机发电。

②对于反击式水轮机:当水从转轮的叶片中流出时,转轴由于反冲而旋转带动发电机发电。

③对于喷气式飞机和火箭,它们靠尾部喷出气流的反冲作用而获得很大的速度。

④用枪射击时,子弹向前飞去枪身向后发生反冲,枪身的反冲会影响射击的准确性,所以用步枪时我们要把枪身抵在肩部,以减少反冲的影响。

教师:通过我们对几个实例的分析,明确了反冲既有有利的一面,同时也有不利的一面,在看待事物时我们要学会用一分为二的观点。

我们知道:反冲现象的'一个重要应用是火箭,下边我们一认识火箭:

(四)火箭:

1、演示:用薄铝箔卷成一个细管,一端封闭,另一端留一个很细的口,内装由火柴刮下的药粉,把细管放在支架上,用火柴或其他办法给细管加热。

现象:当管内的药粉点燃时,生成的燃气从细口迅速喷出,细管便向相反方向飞去。教师讲述:上述装置就是火箭的原理模型。

2、多媒体演示古代火箭,现代火箭的用途及多级火箭的过程,同时学生边看边阅读课文。

3、用实物投影仪出示阅读思考题:

①介绍一下我国古代的火箭

②现代的火箭与古代火箭有什么相同和不同之处?

③现代火箭主要用途是什么?

④现代火箭为什么要采用多级结构?

4、学生解答上述问题:

①我国古代的火箭是这样的:

在箭上扎一个火药筒,火药筒的前端是封闭的,火药点燃后生成的燃气以很大速度向后喷出,火箭由于反冲而向前运动。

②现代火箭与古代火箭原理相同,都是利用反冲现象来工作的。

但现代火箭较古代火箭结构复杂得多,现代火箭主要由壳体和燃料两大部分组成,壳体是圆筒形的,前端是封闭的尖端,后端有尾喷管,燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出,火箭就向前飞去。

③现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头,人造卫星或宇宙飞船,即利用火箭作为运载工具。

④在现代技术条件下,一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需要的速度,发射卫星时要使用多级火箭。

用CAI课件展示多级火箭的工作过程:

多级火箭由章单级火箭组成,发射时先点燃第一级火箭,燃料

用完工以后,空壳自动脱落,然后下一级火箭开始工作 高中英语。

教师介绍:多级火箭能及时把空壳抛掉,使火箭的总质量减少,因而能够达到很高的温度,可用来完成洲际导弹,人造卫星、宇宙飞船等的发射工作,但火箭的级数不是越多越好,级数越多,构造越复杂,工作的可靠性越差,目前多级火箭一般都是三级火箭。

那么火箭在燃料燃尽时所能获得的最终速度与什么有关系呢?

5、出示下列问题:

火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后的质量为m,火箭燃气的喷射速度为v1,燃料燃尽后火箭的飞行速度v为多大?

学生分析并解答:

解:在火箭发射过程中,由于内力远大于外力,所以动量守恒。

发射前的总动量为0,发射后的总动量为(M—m)v—mv1(以火箭的速度方向为正方向)

则:(M—m)v—mv1=0

师生分析得到:燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度及质量比M/m决定。

6、巩固训练:

水平方向射击的大炮,炮身重450kg,炮弹射击速度是450m/s,射击后炮身后退的距离是45cm,则炮受地面的平均阻力是多大?

关于“离子推进器的工作原理是什么?”这个话题的介绍,今天小编就给大家分享完了,如果对你有所帮助请保持对本站的关注!

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    2025年12月13日
    80307

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  • 乐凡的头像
    乐凡 2025年11月03日

    我是盛龙号的签约作者“乐凡”

  • 乐凡
    乐凡 2025年11月03日

    本文概览:网上有关“离子推进器的工作原理是什么?”话题很是火热,小编也是针对离子推进器的工作原理是什么?寻找了一些与之相关的一些信息进行分析,如果能碰巧解决你现在面临的问题,希望能够帮助...

  • 乐凡
    用户110305 2025年11月03日

    文章不错《离子推进器的工作原理是什么-》内容很有帮助