火藥的發(fā)明 優(yōu)秀公開課教案

火藥的發(fā)明火藥，是以其殺傷力和震懾力，帶給人類消停戰(zhàn)事、安全防衛(wèi)的作用，成為了人類文明重要發(fā)明之一。我國現(xiàn)在看到的第一部記載火藥配方的書，約成書于八九世紀(jì)。書中說“以硫磺、雄黃合硝石，并密燒之”，會發(fā)生“焰起，燒手面及火盡屋舍”的現(xiàn)象。這里的“密”應(yīng)該是蜂蜜的“蜜”。蜜加熱能變成炭。硫磺、硝石與炭混合，這就是火藥的配方。火藥的發(fā)明是人們長期煉丹,制藥實踐結(jié)果,至今已有一千多年歷史。唐朝末年,火藥已被用于軍事。唐昭宗天佑元年(904年)楊行密的軍隊圍攻豫章,部將鄭(以所部發(fā)機(jī)飛火,燒龍沙門,帶領(lǐng)壯士突火先登入城,焦灼被體)。這里所說的(飛火),就是(火炮),(火箭)之類。(火炮)是把火藥制成環(huán)狀,把吊線點燃后用拋石機(jī)拋擲出去;火箭則是把火藥球縛于箭鏃之下,將引線點燃后用弓射出。到了宋代,戰(zhàn)爭接連不斷,促進(jìn)火藥武器的加速發(fā)展。北宋政府建立了火藥作坊,先后制造了火藥箭,火炮等以燃燒性能為主的武器和(霹靂炮),(震天雷)等爆炸性較強的武器。南宋在1259年造出了以巨竹為筒,內(nèi)裝火藥的(突火槍)。到了元代又出現(xiàn)銅鑄火統(tǒng),稱為(銅將軍)。這些都是以火藥的爆炸為推動力的武器,在戰(zhàn)爭中顯示了前所未有的威力。下圖為南未突火槍和北未火藥箭。在12,13世紀(jì),火藥首先傳入阿拉伯國家,然后傳到希臘和歐洲乃至世界各地。對人類社會的文明進(jìn)步,對經(jīng)濟(jì)和科學(xué)文化的發(fā)展,起了推動作用。英法各國直到十四世紀(jì)中葉,才有應(yīng)用火藥和火器的記載。1、源于煉丹術(shù)煉丹術(shù)起源很早，《戰(zhàn)國策》中已有方士向荊王獻(xiàn)不死之藥的記載。漢武帝也妄想“長生久視”，向民間廣求丹藥，招納方士，并親自煉丹。從此，煉丹成為風(fēng)氣，開始盛行。歷代都出現(xiàn)煉丹方士，也就是所謂的煉丹家。煉丹家的目的是尋找長生不老之藥，這樣的目的是不可能達(dá)到的。煉丹術(shù)流行了一千多年，最后還是一無所獲。但是，煉丹術(shù)所采用的一些具體方法還是有可取之處的，它顯示了化學(xué)的原始形態(tài)。煉丹術(shù)中很重要的一種方法就是“火法煉丹”。它直接與火藥的發(fā)明有關(guān)系。所謂“火法煉丹”大約是一種無水的加熱方法，晉代葛洪在“抱樸子”中對火法有所記載，火法大致包括：煅（長時間高溫加熱）、煉（干燥物質(zhì)的加熱）、灸（局部烘烤）、熔（熔化）、抽（蒸餾）、飛（又叫升，就是升華）、優(yōu)（加熱使物質(zhì)變性）。這些方法都是最基本的化學(xué)方法，這也是煉丹術(shù)這種愚昧的職業(yè)能夠產(chǎn)生發(fā)明的基礎(chǔ)。煉丹家的虔誠和尋找長生不老之藥的挫折，使得煉丹家不得不反復(fù)實驗和尋找新的方法。這樣就為火藥的發(fā)明創(chuàng)造了條件。在發(fā)明火藥之前，煉丹術(shù)已經(jīng)得到了一些人造的化學(xué)藥品，如硫化汞等。這可能是人類最早用化學(xué)合成法制成的產(chǎn)品之一。煉丹起火，啟示人們認(rèn)識并發(fā)明火藥。2、火藥的發(fā)明煉丹家雖然掌握了一定的化學(xué)方法，但是他們的方向是求長生不老之藥，因此火藥的發(fā)明具有一定的偶然性。煉丹家對于硫磺、砒霜等具有猛毒的金石藥，在使用之前，常用燒灼的辦法“伏”一下，“伏”是降伏的意思。使毒性失去或減低，這種手續(xù)稱為“伏火”。唐初的名醫(yī)兼煉丹家孫思邈在“丹經(jīng)內(nèi)伏硫磺法”中記有：硫磺、硝石各二兩，研成粉末，放在銷銀鍋或砂罐子里。掘一地坑，放鍋子在坑里和地平，四面都用土填實。把沒有被蟲蛀過的三個皂角逐一點著，然后夾入鍋里，把硫磺和硝石起燒焰火。等到燒不起焰火了，再拿木炭來炒，炒到木碳消去三分之一，就退火，趁還沒冷卻，取入混合物，這就伏火了。唐朝中期有個名叫清虛子的，在“伏火礬法”中提出了一個伏火的方子：“硫二兩，硝二兩，馬兜鈴三錢半。右為末，拌勻。掘坑，入藥于罐內(nèi)與地平。將熟火一塊，彈子大，下放里內(nèi)，煙漸起。”他用馬兜鈴代替了孫思邈方子中的皂角，這兩種物質(zhì)代替碳起燃燒作用的。伏火的方子都含有碳素，而且伏硫磺要加硝石，伏硝石要加硫磺。這說明煉丹家有意要使藥物引起燃燒，以去掉它們的猛毒。雖然煉丹家知道硫、硝、碳混合點火會發(fā)生激烈的反應(yīng)，并采取措施控制反應(yīng)速度，但是因藥物伏火而引起丹房失火的事故時有發(fā)生?！短綇V記》中有一個故事，說的是隋朝初年，有一個叫杜春子的人去拜訪一位煉丹老人。當(dāng)晚住在那里。半夜杜春子夢中驚醒，看見煉丹爐內(nèi)有“紫煙穿屋上”，頓時屋子燃燒起來。這可能是煉丹家配置易燃藥物時疏忽而引起火災(zāi)。還有一本名叫《真元妙道要略》的煉丹書也談到用硫磺、硝石、雄黃和蜜一起煉丹失火的事，火把人的臉和手燒壞了，還直沖屋頂，把房子也燒了。書中告戒煉丹者要防止這類事故發(fā)生。這說明唐代的煉丹者已經(jīng)掌握了一個很重要的經(jīng)驗，就是硫、硝、碳三種物質(zhì)可以構(gòu)成一種極易燃燒的藥，這種藥被稱為“著火的藥”，即火藥。由于火藥的發(fā)明來自制丹配藥的過程中，在火藥發(fā)明之后，曾被當(dāng)做藥類?！侗静菥V目》中就提到火藥能治瘡癬、殺蟲，辟濕氣、瘟疫。火藥不能解決長生不老的問題，又容易著火，煉丹家對它并不感興趣。火藥的配方由煉丹家轉(zhuǎn)到軍事家手里，就成為中國古代四大發(fā)明之一的火藥。3、火藥的應(yīng)用唐朝時的火藥火藥發(fā)明之前，火攻是軍事家常用的一種進(jìn)攻手段，那時在火攻中，用了一種叫做火箭的武器，它是在箭頭上綁一些像油脂、松香、硫磺之類的易燃物質(zhì)，點燃后用弓射出去，用以燒毀敵人的陣地。如果用火藥代替一般易燃物，效果要好得多?；鹚幇l(fā)明之前，攻城守城常用一種拋石機(jī)拋擲石頭和油脂火球，來消滅敵人?；鹚幇l(fā)明之后，利用拋石機(jī)拋擲火藥包以代替石頭和油脂火球。據(jù)宋代路振的《九國志》記載，唐哀帝時（十世紀(jì)），鄭王番率軍攻打豫章（今江西南昌），“發(fā)機(jī)飛火”，燒毀該城的龍沙門。這可能是有關(guān)用火藥攻城的最早記載。兩宋時的火藥到了兩宋時期火藥武器發(fā)展很快。據(jù)《宋史·兵記》記載：公元970年兵部令史馮繼升進(jìn)火箭法，這種方法是在箭桿前端縛火藥筒，點燃后利用火藥燃燒向后噴出的氣體的反作用力把箭簇射出，這是世界上最早的噴射火器。公元1000年，士兵出身的神衛(wèi)隊長唐福向宋朝廷獻(xiàn)出了他制作的火箭、火球、火蒺藜等火器。1002年，冀州團(tuán)練使石普也制成了火箭、火球等火器，并做了表演。火藥兵器在戰(zhàn)場上的出現(xiàn)，預(yù)示著軍事史上將發(fā)生一系列的變革。從使用冷兵器階段向使用火器階段過渡?；鹚帒?yīng)用于武器的最初形式，主要是利用火藥的燃燒性能?！段浣?jīng)總要》中記錄的早期火藥兵器，還沒有脫離傳統(tǒng)火攻中縱火兵器的范疇。隨著火藥和火藥武器的發(fā)展，逐步過度到利用火藥的爆炸性能。硝酸鉀、硫磺、木炭粉末混合而成的火藥被稱為黑火藥或者叫褐色火藥。這種混合物極易燃燒，而且燒起來相當(dāng)激烈。如果火藥在密閉的容器內(nèi)燃燒就會發(fā)生爆炸?；鹚幦紵龝r能產(chǎn)生大量的氣體（氮氣、二氧化碳）和熱量。原來體積很小的固體的火藥，體積突然膨脹，猛增至幾千倍，這時容器就會爆炸。這就是火藥的爆炸性能。利用火藥燃燒和爆炸的性能可以制造各種各樣的火器。北宋時期使用的那些用途不同的火藥兵器都是利用黑火藥燃燒爆炸的原理制造的。蒺藜火球、毒藥煙球是爆炸威力比較小的火器。到了北宋末年爆炸威力比較大的火器向“霹靂炮”、“震天雷”也出現(xiàn)了。這類火器主要是用于攻堅或守城。公元1126年，李綱守開封時，就是用霹靂炮擊退金兵的圍攻。金與北宋的戰(zhàn)爭使火炮進(jìn)一步得到改進(jìn)，震天雷是一種鐵火器，是鐵殼類的爆炸性兵器。元軍攻打金的南京（今河南開封）時金兵守城時就用了這種武器。《金史》對震天雷有這樣的描述：“火藥發(fā)作，聲如雷震，熱力達(dá)半畝之上，人與牛皮皆碎并無跡，甲鐵皆透”。這樣的描述可能有一點夸張，但是這是對火藥威力的一個真實寫照。火器的發(fā)展有賴于火藥的研究和生產(chǎn)?！段浣?jīng)總要》中記錄了三個火藥配方。唐代火藥含硫、硝的含量相同，是1比1，宋代為1比2，甚至接近1比3。已與后世黑火藥中硝占四分之三的配方相近?；鹚幹屑尤肷倭枯o助性配料，是為了達(dá)到易燃、易爆、放毒和制造煙幕等效果。火藥是在制造和使用過程中不斷改進(jìn)和發(fā)展的。1044年曾公亮主編的《武經(jīng)總要》一書中介紹了三種火藥配方，以不同的輔料，達(dá)到易燃、易爆、放毒和制造煙幕的不同目的。宋代由于戰(zhàn)爭不斷，對火器的需求日益增加，宋神宗時設(shè)置了軍器監(jiān)，統(tǒng)管全國的軍器制造。軍器監(jiān)雇傭工人四萬多人，監(jiān)下分十大作坊，生產(chǎn)火藥和火藥武器各為一個作坊，并占有很重要的地位。史書上記載了當(dāng)時的生產(chǎn)規(guī)模：“同日出弩火藥箭七千支，弓火藥箭一萬支，蒺藜炮三千支，皮火炮二萬支”。這些都促進(jìn)了火藥和火藥兵器的發(fā)展。南宋時出現(xiàn)了管狀火器，公元1132年陳規(guī)發(fā)明了火槍?；饦屖怯砷L竹竿作成，先把火藥裝在竹竿內(nèi)，作戰(zhàn)時點燃火藥噴向敵軍。陳規(guī)守安德時就用了“長竹竿火槍二十余條”。公元1259年，壽春地區(qū)有人制成了突火槍，突火槍是用粗竹筒作的，這種管狀火器與火槍不同的是，火槍只能噴射火焰燒人，而突火槍內(nèi)裝有“子巢”，火藥點燃后產(chǎn)生強大的氣體壓力，把“子巢”射出去?！白映病本褪窃嫉淖訌?。突火槍開創(chuàng)了管狀火器發(fā)射彈丸的先聲。現(xiàn)代槍炮就是由管狀火器逐步發(fā)展起來的。所以管狀火器的發(fā)明是武器史上的又一大飛躍。突火槍又被稱為突火筒，可能它是由竹筒制造的而得此名?！队罉反蟮洹匪摹缎熊婍氈芬粫刑岬剑谒未爻菚r曾用過火筒，用以殺傷登上城頭的敵人。到了元明之際，這種用竹筒制造的原始管狀火器改用銅或鐵，鑄成大炮，稱為“火銃”。1332年的銅火銃，是世界上現(xiàn)存最早的有銘文的管狀火器實物。明代明代在作戰(zhàn)火器方面，發(fā)明了多種“多發(fā)火箭”，如同時發(fā)射10支箭的“火弩流星箭”；發(fā)射32支箭的“一窩蜂”；最多可發(fā)射100支箭的“百虎齊奔箭”等。明燕王朱棣（即后來的明成祖）與建文帝戰(zhàn)于白溝河，就曾使用了“一窩蜂”。這是世界上最早的多發(fā)齊射火箭，堪稱是現(xiàn)代多管火箭炮的鼻祖。尤其值得提出的是，當(dāng)時水戰(zhàn)中使用的一種叫“火龍出水”的火器。據(jù)“武備志”記載，這種火器可以在距離水面三、四尺高處飛行，遠(yuǎn)達(dá)兩三里。這種火箭用竹木制成，在龍形的外殼上縛四支大“起火”，腹內(nèi)藏數(shù)支小火箭，大“起火”點燃后推動箭體飛行，“如火龍出于水面。”火藥燃盡后點燃腹內(nèi)小火箭，從龍口射出。擊中目標(biāo)將使敵方“人船俱焚?！边@是世界上最早的二級火箭。另外，該書還記載了“神火飛鴉”等具有一定爆炸和燃燒性能的雛形飛彈?！吧窕痫w鴉”用細(xì)竹篾綿紙扎糊成烏鴉形，內(nèi)裝火藥，由四支火箭推進(jìn)，它是世界上最早的多火藥筒并聯(lián)火箭，它與今天的大型捆綁式運載火箭的工作原理很相近?；鸺陌l(fā)展，使人產(chǎn)生了利用火箭的推力飛上天空的愿望。根據(jù)史書的記載14世紀(jì)末，明朝的一位勇敢者萬戶坐在裝有47個當(dāng)時最大的火箭的椅子上，雙手各持一個大風(fēng)箏，試圖借助火箭的推力和風(fēng)箏的升力實現(xiàn)飛行的夢想。盡管這是一次失敗的嘗試，但萬戶被譽為利用火箭飛行的第一人。為了紀(jì)念萬戶，月球上的一個環(huán)行山以萬戶的名字命名。火藥對人類的影響據(jù)宋代路振的《九國志》記載，唐哀帝時（十世紀(jì)），鄭王番率軍攻打豫章（今江西南昌），“發(fā)機(jī)飛火”，燒毀該城的龍沙門。這可能是有關(guān)用火藥攻城的最早記載。到了兩宋時期火藥武器發(fā)展很快。據(jù)《宋史·兵記》記載：公元970年兵部令史馮繼升進(jìn)火箭法，這種方法是在箭桿前端縛火藥筒，點燃后利用火藥燃燒向后噴出的氣體的反作用力把箭簇射出，這是世界上最早的噴射火器。公元1000年，士兵出身的神衛(wèi)隊長唐福向宋朝廷獻(xiàn)出了他制作的火箭、火球、火蒺藜等火器。1002年，冀州團(tuán)練使石普也制成了火箭、火球等火器，并做了表演?；鹚幈髟趹?zhàn)場上的出現(xiàn)，預(yù)示著軍事史上將發(fā)生一系列的變革。從使用冷兵器階段向使用火器階段過渡?；鹚帒?yīng)用于武器的最初形式，主要是利用火藥的燃燒性能。隨著火藥和火藥武器的發(fā)展，逐步過度到利用火藥的爆炸性能?；鹚幦紵龝r能產(chǎn)生大量的氣體和熱量。原來體積很小的固體的火藥，體積突然膨脹，猛增至幾千倍，這時容器就會爆炸。這就是火藥的爆炸性能。利用火藥燃燒和爆炸的性能可以制造各種各樣的火器。北宋時期使用的那些用途不同的火藥兵器都是利用黑火藥燃燒爆炸的原理制造的。蒺藜火球、毒藥煙球是爆炸威力比較小的火器。到了北宋末年爆炸威力比較大的火器向“霹靂炮”、“震天雷”也出現(xiàn)了。這類火器主要是用于攻堅或守城。公元1126年，李綱守開封時，就是用霹靂炮擊退金兵的圍攻。金與北宋的戰(zhàn)爭使火炮進(jìn)一步得到改進(jìn)，震天雷是一種鐵火器，是鐵殼類的爆炸性兵器。元軍攻打金的南京（今河南開封）時金兵守城時就用了這種武器。南宋時出現(xiàn)了管狀火器，公元1132年陳規(guī)發(fā)明了火槍?；饦屖怯砷L竹竿作成，先把火藥裝在竹竿內(nèi)，作戰(zhàn)時點燃火藥噴向敵軍。陳規(guī)守安德時就用了“長竹竿火槍二十余條”。公元1259年，壽春地區(qū)有人制成了突火槍，突火槍是用粗竹筒作的，這種管狀火器與火槍不同的是，火槍只能噴射火焰燒人，而突火槍內(nèi)裝有“子巢”，火藥點燃后產(chǎn)生強大的氣體壓力，把“子巢”射出去?！白映病本褪窃嫉淖訌?。突火槍開創(chuàng)了管狀火器發(fā)射彈丸的先聲。現(xiàn)代槍炮就是由管狀火器逐步發(fā)展起來的。所以管狀火器的發(fā)明是武器史上的又一大飛躍。突火槍又被稱為突火筒，可能它是由竹筒制造的而得此名。。《永樂大典》所引的《行軍須知》一書中提到，在宋代守城時曾用過火筒，用以殺傷登上城頭的敵人。到了元明之際，這種用竹筒制造的原始管狀火器改用銅或鐵，鑄成大炮，稱為“火銃”。明代在作戰(zhàn)火器方面，發(fā)明了多種“多發(fā)火箭”，如同時發(fā)射10支箭的“火弩流星箭”；發(fā)射32支箭的“一窩蜂”；最多可發(fā)射100支箭的“百虎齊奔箭”等。明燕王朱棣（即后來的明成祖）與建文帝戰(zhàn)于白溝河，就曾使用了“一窩蜂”。這是世界上最早的多發(fā)齊射火箭，堪稱是現(xiàn)代多管火箭炮的鼻祖。尤其值得提出的是，當(dāng)時水戰(zhàn)中使用的一種叫“火龍出水”的火器。據(jù)“武備志”記載，這種火器可以在距離水面三、四尺高處飛行，遠(yuǎn)達(dá)兩三里。這種火箭用竹木制成，在龍形的外殼上縛四支大“起火”，腹內(nèi)藏數(shù)支小火箭，大“起火”點燃后推動箭體飛行，“如火龍出于水面?！被鹚幦急M后點燃腹內(nèi)小火箭，從龍口射出。擊中目標(biāo)將使敵方“人船俱焚?！边@是世界上最早的二級火箭。另外，該書還記載了“神火飛鴉”等具有一定爆炸和燃燒性能的雛形飛彈?！吧窕痫w鴉”用細(xì)竹篾綿紙扎糊成烏鴉形，內(nèi)裝火藥，由四支火箭推進(jìn)，它是世界上最早的多火藥筒并聯(lián)火箭，它與今天的大型捆綁式運載火箭的工作原理很相近?；鸺陌l(fā)展，使人產(chǎn)生了利用火箭的推力飛上天空的愿望。根據(jù)史書的記載，14世紀(jì)末，明朝的一位勇敢者萬戶坐在裝有47個當(dāng)時最大的火箭的椅子上，雙手各持一個大風(fēng)箏，試圖借助火箭的推力和風(fēng)箏的升力實現(xiàn)飛行的夢想。盡管這是一次失敗的嘗試