10.5 火箭

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10.5 火箭 教學(xué)目標(biāo) 【知識(shí)與能力】 1.了解火箭的工作原理，知道火箭是噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的一種。 2.了解現(xiàn)代火箭的構(gòu)造和特點(diǎn)，了解多級(jí)火箭是星際航行的運(yùn)載工具。 【過(guò)程與方法】 1.通過(guò)觀看火箭的結(jié)構(gòu)和發(fā)射方面的音像資料，進(jìn)一步了解火箭的結(jié)構(gòu)與工作原理，明白火箭升空的方法。 2.通過(guò)上網(wǎng)和利用圖書資料查找我國(guó)長(zhǎng)征系列火箭的相關(guān)資料，進(jìn)行討論與交流，使學(xué)生掌握收集信息和整理信息的方法。 【情感態(tài)度價(jià)值觀】 1.通過(guò)了解我國(guó)古代和現(xiàn)代在火箭研究方面取得的巨大成就以及現(xiàn)代火箭在航天方面的廣泛應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情和學(xué)習(xí)物理的興趣，使學(xué)生樹(shù)立為祖國(guó)航天事業(yè)發(fā)展而努力發(fā)奮學(xué)習(xí)的遠(yuǎn)大志向。 2.通過(guò)對(duì)火箭知識(shí)的學(xué)習(xí)進(jìn)一步認(rèn)識(shí)科學(xué)技術(shù)在認(rèn)識(shí)自然中的重要作用，使學(xué)生養(yǎng)成關(guān)心社會(huì)重大問(wèn)題，關(guān)注科學(xué)技術(shù)發(fā)新進(jìn)展和新思想的良好習(xí)慣。 教學(xué)重難點(diǎn) 【教學(xué)重點(diǎn)】 1.利用關(guān)鍵詞在網(wǎng)站中搜索火箭的相關(guān)知識(shí)。 2.將利用網(wǎng)絡(luò)獲取的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行交流和討論。 【教學(xué)難點(diǎn)】 利用搜索引擎快速而又準(zhǔn)確地檢索到有關(guān)火箭的文字和視頻信息并交流討論。 教學(xué)過(guò)程 一、新課引入 （萬(wàn)戶的故事）最早的載人火箭的記錄是明代一名叫萬(wàn)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(wàn)戶的英雄壯舉，把月球上一個(gè)環(huán)形山命名為“萬(wàn)戶山”。 二、新課教學(xué) 1.火箭發(fā)展的歷史 早期的火箭主要用于戰(zhàn)爭(zhēng)，火箭的歷史已有約９００多年。 （1）火箭起源于中國(guó) 三國(guó)時(shí)代的“燃燒箭” 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。 展示現(xiàn)代火箭的圖片。 2．火箭升空的原理 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。 3．噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的分類 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(lái)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(lái)助燃，因此，飛行高度不受限制。 4．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。 現(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。 5．現(xiàn)代火箭的推進(jìn)原理 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)。 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。 6．三級(jí)火箭 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(kāi)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(lái)看就比單級(jí)火箭優(yōu)越得多。 不采用更多級(jí)火箭的原因 （1）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。 介紹： 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(wú)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%。 板書設(shè)計(jì) 1．噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的原理： 燃料在燃燒室內(nèi)燃燒后產(chǎn)生高溫、高壓的氣體，這種氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)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)。 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。 火箭噴氣發(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。 - 3 -