北師大九年級(jí)物理上冊(cè) （火箭）機(jī)械能、內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化課件

第十章·機(jī)械能、內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化火箭北京師范大學(xué)出版社九年級(jí)

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早期的火箭主要用于戰(zhàn)爭(zhēng)，火箭的歷史已有約９００多年?！盎瘕埑鏊被鸺l(fā)展的歷史三國(guó)時(shí)代的“燃燒箭”（1）火箭起源于中國(guó)（2）中華民族不但發(fā)明了火箭，而且還最早應(yīng)用了串聯(lián)（多級(jí)）和并聯(lián)（捆綁）技術(shù)以提高火箭的運(yùn)載能力

最早的載人火箭的記錄是明代一名叫萬戶的人，他坐在綁有幾十支火箭的椅子上。手拿兩個(gè)大風(fēng)箏，叫人點(diǎn)燃火箭，想使自己飛上天去，但他失敗了，而且為此獻(xiàn)出了生命。他的為科學(xué)獻(xiàn)身的精神是令人敬佩和值得我們學(xué)習(xí)的。人們?yōu)榱思o(jì)念萬戶的英雄壯舉，把月球上一個(gè)環(huán)形山命名為“萬戶山”。萬戶的故事現(xiàn)代火箭：中國(guó)長(zhǎng)征系列俄羅斯能源號(hào)美國(guó)大力神號(hào)火箭使用的是噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。它的燃料在燃燒室內(nèi)燃燒后產(chǎn)生高溫、高壓的氣體，這種氣體從尾部以極高的速度噴出，同時(shí)產(chǎn)生很大的反作用力推動(dòng)機(jī)身向前運(yùn)動(dòng)。由于它不需要像活塞、曲軸那樣的傳動(dòng)裝置，從而減少了能量的損失，大大的提高了機(jī)身的飛行速度。一、火箭的原理

噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)分為空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。前者只攜帶燃料，它需要利用外界空氣來助燃，飛行高度受一定限制。后者本身帶有燃料和氧化劑，不需要依靠外界空氣來助燃，因此，飛行高度不受限制?？諝鈬姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)二、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的分類三、火箭的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)現(xiàn)代火箭使用的燃料為液體燃料（液氫），主要有燃料箱、氧化劑、輸送裝置和尾部噴口組成?，F(xiàn)代火箭的特點(diǎn)是功率巨大，不僅可以在高空飛行，還可以飛出大氣層。多級(jí)火箭可以作為星際航行的運(yùn)載工具。輸送系統(tǒng)按時(shí)按量地把燃料和氧化劑輸送到燃燒室中，最初用電火花點(diǎn)燃，產(chǎn)生高溫、高壓氣體，隨后進(jìn)入燃燒室內(nèi)的燃料和氧化劑，由于燃燒室內(nèi)的溫度已高，從而可以自行燃燒。燃燒產(chǎn)生的氣體已很大的速度從噴口噴出，同時(shí)對(duì)火箭產(chǎn)生很大的反沖推力，使火箭前進(jìn)。現(xiàn)代火箭的推進(jìn)原理火箭中能量的轉(zhuǎn)化：燃料的化學(xué)能燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，推動(dòng)火箭做功時(shí)，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

三級(jí)火箭的每一級(jí)都像一支獨(dú)立的火箭。發(fā)射時(shí)先點(diǎn)燃第一級(jí)火箭，幾分鐘后這級(jí)火箭的燃料燃燒殆盡后自動(dòng)脫落，同時(shí)引燃第二級(jí)火箭，第二級(jí)火箭燃料燃盡后也脫落，第三級(jí)火箭開始工作，直到把衛(wèi)星、飛船等送到預(yù)定軌道。三級(jí)火箭像接力賽一樣，都是在前一級(jí)火箭加速的基礎(chǔ)上繼續(xù)加速。同時(shí)，由于每一級(jí)脫落后都能使剩余部分中有效負(fù)荷質(zhì)量的比例增加，火箭結(jié)構(gòu)部分的質(zhì)量在逐級(jí)減小，僅從這一點(diǎn)來看就比單級(jí)火箭優(yōu)越得多。三級(jí)火箭w不采用更多級(jí)火箭的原因1.多級(jí)火箭采用的發(fā)動(dòng)機(jī)與1，2級(jí)火箭不同，級(jí)數(shù)越多，要求的技術(shù)越高。2.需要解決發(fā)動(dòng)機(jī)的高空啟動(dòng)技術(shù)。3.發(fā)射時(shí)的故障率隨火箭級(jí)數(shù)的增多而增長(zhǎng)。例子：長(zhǎng)征3號(hào)火箭一共發(fā)射12次，曾經(jīng)出現(xiàn)發(fā)射失敗的情況，其原因就是第3級(jí)火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)失敗或出現(xiàn)故障。

長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭是中國(guó)自行研制的航天運(yùn)載工具。長(zhǎng)征運(yùn)載火箭起步于20世紀(jì)60年代，1970年4月24日“長(zhǎng)征一號(hào)”運(yùn)載火箭首次發(fā)射“東方紅一號(hào)”衛(wèi)星成功。長(zhǎng)征火箭已經(jīng)擁有退役、現(xiàn)役共計(jì)4代17種型號(hào)。長(zhǎng)征火箭具備發(fā)射低、中、高不同地球軌道不同類型衛(wèi)星及載人飛船的能力，并具備無人深空探測(cè)能力。截至2017年7月2日，我國(guó)長(zhǎng)征系列運(yùn)載火箭已飛行250次，發(fā)射成功率達(dá)94.40%。本課小結(jié)1、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的原理：燃料在燃燒時(shí)內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，從尾部噴口高速噴出，產(chǎn)生很大的反作用力，推動(dòng)機(jī)身向前運(yùn)動(dòng)。2、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的分類：空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)：只攜帶燃料，需外界空氣助燃，飛行高度受限制?；鸺龂姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)：攜帶燃料和氧化劑，不需要外界空氣助燃，飛行高度不受限制。3、液體火箭的主要組成：燃料箱氧化劑箱輸送裝置燃燒室尾部噴口4、現(xiàn)代火箭的特點(diǎn)：功率巨大。5、火箭中能量的轉(zhuǎn)化：燃料的化學(xué)能燃燒時(shí)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，推動(dòng)火箭做功時(shí)，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。本課小結(jié)火箭

了解火箭的工作原理和構(gòu)造學(xué)習(xí)目標(biāo)

火箭使用的是噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)。它的燃料在燃燒室內(nèi)燃燒后產(chǎn)生高溫、高壓的氣體，這種氣體從尾部以極高的速度噴出，同時(shí)產(chǎn)生很大的反作用力推動(dòng)機(jī)身向前運(yùn)動(dòng)。由于它不需要像活塞、曲軸那樣的傳動(dòng)裝置，從而減少了能量的損失，大大的提高了機(jī)身的飛行速度。一、火箭的原理新知探究

噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)分為空氣噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。前者只攜帶燃料，它需要利用外界空氣來助燃，飛行高度受一定限制。后者本身帶有燃料和氧化劑，不需要依靠外界空氣來助燃，因此，飛行高度不受限制。二、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的分類

輸送系統(tǒng)按時(shí)按量地把燃料和氧化劑輸送到燃燒室中，最初用電火花點(diǎn)燃，產(chǎn)生高溫、高壓氣體，隨后進(jìn)入燃燒室內(nèi)的燃料和氧化劑，由于燃燒室內(nèi)的溫度已高，從而可以自行燃燒。燃燒產(chǎn)生的氣體已很大的速度從噴口噴出，同時(shí)對(duì)火箭產(chǎn)生很大的反沖推力，使火箭前進(jìn)。三、液體燃料火箭

現(xiàn)代火箭的特點(diǎn)是功率巨大，不僅可以在高空飛行，而且可以飛出大氣層。多級(jí)火箭可以作為星際航運(yùn)的運(yùn)載工具。四、現(xiàn)代火箭的特點(diǎn)長(zhǎng)征號(hào)火箭

長(zhǎng)征一號(hào)是為發(fā)射我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)而研制的三級(jí)運(yùn)載火箭。它的一、二級(jí)火箭采用當(dāng)時(shí)的成熟技術(shù)，并為發(fā)射衛(wèi)星做了適應(yīng)性修改，第三級(jí)是新研制的以固體燃料為推進(jìn)劑的上面級(jí)。1967年11月，決定由中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院負(fù)責(zé)研制。1968年初，完成了火箭的總體設(shè)計(jì)，之后又用了兩年左右的時(shí)間完成了各種大型的地面試驗(yàn)。1970年4月24日，長(zhǎng)征一號(hào)火箭首次發(fā)射，將中國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號(hào)順利送入軌道，發(fā)射獲得圓滿成功。1971年3月3日，長(zhǎng)征一號(hào)火箭第二次發(fā)射，把實(shí)踐一號(hào)科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星準(zhǔn)確送入軌道，又一次取得圓滿成功。相對(duì)于70度傾角、440公里高的圓軌道，長(zhǎng)征一號(hào)火箭的運(yùn)載能力為300公斤，此火箭共進(jìn)行了兩次發(fā)射，均獲得成功。長(zhǎng)征一號(hào)的研制成功，揭開了我國(guó)航天活動(dòng)的序幕長(zhǎng)征二號(hào)在長(zhǎng)征一號(hào)成功飛行之后，中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院又成功研制了我國(guó)的第一個(gè)大型液體運(yùn)載火箭長(zhǎng)征二號(hào)。長(zhǎng)征二號(hào)火箭共兩級(jí)，推進(jìn)劑采用四氧化二氮/偏二甲肼，低軌道的運(yùn)載能力為1800公斤。1974年11月5日，長(zhǎng)征二號(hào)火箭首次發(fā)射。但由于一根控制信號(hào)導(dǎo)線折斷，火箭在起飛20秒以后姿態(tài)失穩(wěn)，火箭自毀。一年以后，長(zhǎng)征二號(hào)火箭第二次發(fā)射，火箭工作正常，衛(wèi)星準(zhǔn)確入，發(fā)射取得圓滿成功。這也是我國(guó)發(fā)射的第一顆返回式衛(wèi)星。后來，在1976年12月7日以及1978年1月26日，長(zhǎng)征二號(hào)火箭又進(jìn)行了兩次發(fā)射，均獲得成功。長(zhǎng)征二號(hào)共進(jìn)行了4次發(fā)射，除了第一次發(fā)射失敗以外，其余3次均獲得圓滿成功。長(zhǎng)征二號(hào)的成功，使我國(guó)成為世界上繼美國(guó)和前蘇聯(lián)之后第三個(gè)掌握衛(wèi)星返回技術(shù)和航天遙感技術(shù)的國(guó)家。長(zhǎng)征三號(hào)

長(zhǎng)征三號(hào)是在長(zhǎng)征二號(hào)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的三級(jí)火箭，可以把1600公斤的有效載荷直接送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。長(zhǎng)征三號(hào)充分繼承了已有長(zhǎng)征火箭的成熟技術(shù)，它的一、二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)采用長(zhǎng)征二號(hào)丙的一、二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)，三級(jí)則采用世界上最先進(jìn)的液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)。長(zhǎng)征三號(hào)是我國(guó)首次使用液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)的火箭。為了解決液氫/液氧發(fā)動(dòng)機(jī)的高空二次啟動(dòng)等技術(shù)難題，負(fù)責(zé)火箭設(shè)計(jì)的中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院在正式發(fā)射前進(jìn)行了。

作為發(fā)射地球同步軌道衛(wèi)星的備份方案火箭，上海航天局自1979年起用了10年的時(shí)間研制成功了長(zhǎng)征四號(hào)火箭。它的3級(jí)全都采用常溫液體推進(jìn)劑（四氧化二氮與偏二甲肼）。1988年9月7日，長(zhǎng)征四號(hào)在太原發(fā)射中心成功發(fā)射了我國(guó)的第一顆試驗(yàn)氣象衛(wèi)星；兩年之后，長(zhǎng)征四號(hào)又一次成功發(fā)射了氣象實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。長(zhǎng)征四號(hào)火箭共發(fā)射兩次，均取得成功。長(zhǎng)征四號(hào)神舟五號(hào)1、在火箭的使用中采用多級(jí)火箭的好處是（）A、使火箭的總質(zhì)量增大。B、使火箭的體積變大，增大推力。C、為了美觀大方。D、為了在一級(jí)火箭燃料用盡后，下一級(jí)火箭工作時(shí)把沒用的空殼脫掉，使火箭的總質(zhì)量減小，加快飛行速度。2、當(dāng)火箭由地面騰空而起加速上升的過程中（）A、機(jī)械能減少，內(nèi)能增加B、機(jī)械能增加，內(nèi)能減少C、機(jī)械能和內(nèi)能都增加D、機(jī)械能不變，內(nèi)能增加DB隨堂練習(xí)隨堂練習(xí)本課小結(jié)通過本節(jié)課，你學(xué)到了什么？1、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的原理：燃料在燃燒時(shí)內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃?xì)?，從尾部噴口高速噴出，產(chǎn)生很大的反作用力，推動(dòng)機(jī)身向前運(yùn)動(dòng)。2、噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的分類