北師大九年級物理上冊 （火箭）機械能、內(nèi)能及其轉(zhuǎn)化課件

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

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早期的火箭主要用于戰(zhàn)爭，火箭的歷史已有約９００多年。“火龍出水”火箭發(fā)展的歷史三國時代的“燃燒箭”（1）火箭起源于中國（2）中華民族不但發(fā)明了火箭，而且還最早應用了串聯(lián)（多級）和并聯(lián)（捆綁）技術以提高火箭的運載能力

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。手拿兩個大風箏，叫人點燃火箭，想使自己飛上天去，但他失敗了，而且為此獻出了生命。他的為科學獻身的精神是令人敬佩和值得我們學習的。人們?yōu)榱思o念萬戶的英雄壯舉，把月球上一個環(huán)形山命名為“萬戶山”。萬戶的故事現(xiàn)代火箭：中國長征系列俄羅斯能源號美國大力神號火箭使用的是噴氣式發(fā)動機。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，同時產(chǎn)生很大的反作用力推動機身向前運動。由于它不需要像活塞、曲軸那樣的傳動裝置，從而減少了能量的損失，大大的提高了機身的飛行速度。一、火箭的原理

噴氣式發(fā)動機分為空氣噴氣發(fā)動機和火箭噴氣發(fā)動機。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)動機二、噴氣式發(fā)動機的分類三、火箭的結構和特點現(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)代火箭的特點是功率巨大，不僅可以在高空飛行，還可以飛出大氣層。多級火箭可以作為星際航行的運載工具。輸送系統(tǒng)按時按量地把燃料和氧化劑輸送到燃燒室中，最初用電火花點燃，產(chǎn)生高溫、高壓氣體，隨后進入燃燒室內(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，同時對火箭產(chǎn)生很大的反沖推力，使火箭前進?，F(xiàn)代火箭的推進原理火箭中能量的轉(zhuǎn)化：燃料的化學能燃燒時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，推動火箭做功時，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。

三級火箭的每一級都像一支獨立的火箭。發(fā)射時先點燃第一級火箭，幾分鐘后這級火箭的燃料燃燒殆盡后自動脫落，同時引燃第二級火箭，第二級火箭燃料燃盡后也脫落，第三級火箭開始工作，直到把衛(wèi)星、飛船等送到預定軌道。三級火箭像接力賽一樣，都是在前一級火箭加速的基礎上繼續(xù)加速。同時，由于每一級脫落后都能使剩余部分中有效負荷質(zhì)量的比例增加，火箭結構部分的質(zhì)量在逐級減小，僅從這一點來看就比單級火箭優(yōu)越得多。三級火箭w不采用更多級火箭的原因1.多級火箭采用的發(fā)動機與1，2級火箭不同，級數(shù)越多，要求的技術越高。2.需要解決發(fā)動機的高空啟動技術。3.發(fā)射時的故障率隨火箭級數(shù)的增多而增長。例子：長征3號火箭一共發(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級火箭的發(fā)動機發(fā)動失敗或出現(xiàn)故障。

長征系列運載火箭是中國自行研制的航天運載工具。長征運載火箭起步于20世紀60年代，1970年4月24日“長征一號”運載火箭首次發(fā)射“東方紅一號”衛(wèi)星成功。長征火箭已經(jīng)擁有退役、現(xiàn)役共計4代17種型號。長征火箭具備發(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能力。截至2017年7月2日，我國長征系列運載火箭已飛行250次，發(fā)射成功率達94.40%。本課小結1、噴氣式發(fā)動機的原理：燃料在燃燒時內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃氣，從尾部噴口高速噴出，產(chǎn)生很大的反作用力，推動機身向前運動。2、噴氣式發(fā)動機的分類：空氣噴氣發(fā)動機：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)動機：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：功率巨大。5、火箭中能量的轉(zhuǎn)化：燃料的化學能燃燒時轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，推動火箭做功時，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能。本課小結火箭

了解火箭的工作原理和構造學習目標

火箭使用的是噴氣式發(fā)動機。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，同時產(chǎn)生很大的反作用力推動機身向前運動。由于它不需要像活塞、曲軸那樣的傳動裝置，從而減少了能量的損失，大大的提高了機身的飛行速度。一、火箭的原理新知探究

噴氣式發(fā)動機分為空氣噴氣發(fā)動機和火箭噴氣發(fā)動機。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)動機的分類

輸送系統(tǒng)按時按量地把燃料和氧化劑輸送到燃燒室中，最初用電火花點燃，產(chǎn)生高溫、高壓氣體，隨后進入燃燒室內(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，同時對火箭產(chǎn)生很大的反沖推力，使火箭前進。三、液體燃料火箭

現(xiàn)代火箭的特點是功率巨大，不僅可以在高空飛行，而且可以飛出大氣層。多級火箭可以作為星際航運的運載工具。四、現(xiàn)代火箭的特點長征號火箭

長征一號是為發(fā)射我國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號而研制的三級運載火箭。它的一、二級火箭采用當時的成熟技術，并為發(fā)射衛(wèi)星做了適應性修改，第三級是新研制的以固體燃料為推進劑的上面級。1967年11月，決定由中國運載火箭技術研究院負責研制。1968年初，完成了火箭的總體設計，之后又用了兩年左右的時間完成了各種大型的地面試驗。1970年4月24日，長征一號火箭首次發(fā)射，將中國第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅一號順利送入軌道，發(fā)射獲得圓滿成功。1971年3月3日，長征一號火箭第二次發(fā)射，把實踐一號科學試驗衛(wèi)星準確送入軌道，又一次取得圓滿成功。相對于70度傾角、440公里高的圓軌道，長征一號火箭的運載能力為300公斤，此火箭共進行了兩次發(fā)射，均獲得成功。長征一號的研制成功，揭開了我國航天活動的序幕長征二號在長征一號成功飛行之后，中國運載火箭技術研究院又成功研制了我國的第一個大型液體運載火箭長征二號。長征二號火箭共兩級，推進劑采用四氧化二氮/偏二甲肼，低軌道的運載能力為1800公斤。1974年11月5日，長征二號火箭首次發(fā)射。但由于一根控制信號導線折斷，火箭在起飛20秒以后姿態(tài)失穩(wěn)，火箭自毀。一年以后，長征二號火箭第二次發(fā)射，火箭工作正常，衛(wèi)星準確入，發(fā)射取得圓滿成功。這也是我國發(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，長征二號火箭又進行了兩次發(fā)射，均獲得成功。長征二號共進行了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。長征二號的成功，使我國成為世界上繼美國和前蘇聯(lián)之后第三個掌握衛(wèi)星返回技術和航天遙感技術的國家。長征三號

長征三號是在長征二號的基礎上發(fā)展起來的三級火箭，可以把1600公斤的有效載荷直接送入地球同步轉(zhuǎn)移軌道。長征三號充分繼承了已有長征火箭的成熟技術，它的一、二級發(fā)動機采用長征二號丙的一、二級發(fā)動機，三級則采用世界上最先進的液氫/液氧發(fā)動機。長征三號是我國首次使用液氫/液氧發(fā)動機的火箭。為了解決液氫/液氧發(fā)動機的高空二次啟動等技術難題，負責火箭設計的中國運載火箭技術研究院在正式發(fā)射前進行了。

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年的時間研制成功了長征四號火箭。它的3級全都采用常溫液體推進劑（四氧化二氮與偏二甲肼）。1988年9月7日，長征四號在太原發(fā)射中心成功發(fā)射了我國的第一顆試驗氣象衛(wèi)星；兩年之后，長征四號又一次成功發(fā)射了氣象實驗衛(wèi)星。長征四號火箭共發(fā)射兩次，均取得成功。長征四號神舟五號1、在火箭的使用中采用多級火箭的好處是（）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、為了在一級火箭燃料用盡后，下一級火箭工作時把沒用的空殼脫掉，使火箭的總質(zhì)量減小，加快飛行速度。2、當火箭由地面騰空而起加速上升的過程中（）A、機械能減少，內(nèi)能增加B、機械能增加，內(nèi)能減少C、機械能和內(nèi)能都增加D、機械能不變，內(nèi)能增加DB隨堂練習隨堂練習本課小結通過本節(jié)課，你學到了什么？1、噴氣式發(fā)動機的原理：燃料在燃燒時內(nèi)燃燒，產(chǎn)生高溫高壓的燃氣，從尾部噴口高速噴出，產(chǎn)生很大的反作用力，推動機身向前運動。2、噴氣式發(fā)動機的分類