12.5 物理与军事高技术 教案 -2023-2024学年高二下学期（中职）物理高教版《技术物理 上册》

12-5 物理与军事高技术 一、教学目的： 1.了解物理学在军事方面，特别是在军事高科技中的应用，激发学生学习物理的兴趣。 2.了解物理学在军事方面的原理。 二、教学重点、难点： 物理学在军事方面应用的原理 三、教学器材 四、教学建议 教法建议：多媒体演示，讲解，讨论 教学设计方案： （一）引入新课： 科学技术的发展大大的促进了经济发展和社会进步，同时也促使军事技术日益走向技术化。自20世纪60年代以来，一大批军事高技术武器装备相继问世，并已经用于或即将用于战争，极大的改变了战争的面貌，对现代战争带来巨大影响。本节将简要介绍与物理学理论，原理有关的部分军事高技术项目。以下介绍侦察监视技术，夜视技术，精确制导武器，电子战，军事航天技术以及探索中的新武器技术。 （二）新课教学： 1．核武器 （1）原子弹 利用铀-235或钚-239等重原子核的裂变反应， 瞬时释放出巨大能量。这种核武器称为原子弹或裂变弹。原子弹的威力通常为几百至几万吨TNT当量，有巨大的杀伤破坏力。它可由不同的运载工具携载而成为核导弹、核航空炸弹、核地雷或核炮弹等，或用作氢弹中的初级(或称扳机)，为点燃轻核引起热核聚变反应提供必需的能量。 图1 原子弹爆炸 图2 原子弹爆炸的受害者 （2）氢弹 利用原子弹爆炸的能量，点燃氢同位素氘、氚等轻原子核，使之发生聚变反应，瞬时释放出巨大能量。这种核武器称为氢弹或聚变弹、热核弹。氢弹的杀伤破坏因素与原子弹相同，但威力比原子弹大得多，可大至几千万吨TNT当量。还可通过设计增强或减弱其某些杀伤破坏因素，其战术技术性能比原子弹更好，用途也更广泛。 图3 氢弹 图4 氢弹爆炸 （3）中子弹 加强了中子幅射的小型低当量氢弹。作用范围小，时间短，能有效地杀伤人员、对付装甲集群目标，是一种战术核武器。 核武器的杀伤破坏威力极大，其作用主要表现为： （1）光、热辐射 核爆炸时温度高达上千万开的火球辐射出的光和热，可造成人员视网膜、呼吸道烧伤，闪光致盲，使物质熔化、燃烧。 （2）冲击波 核爆炸瞬间高温火球猛烈膨胀, 压缩周围空气形成高压气浪, 它摧毁、破坏建筑和装备，挤压人体内脏和声觉器官，把人体抛出造成伤亡。 （3）早期核幅射 核爆炸头十几秒内放出的γ射线和中子流，能量大，有很强的芽穿透能力。能引起人员、动物的放射性疾病，甚至死亡。 （4）核电磁脉冲 核爆炸释放的γ射线、X射线与周围分子作用产去生大量带电粒子，带电粒子高速运动形成很强的瞬时电磁波，传向四面八方。它频谱宽、范围广，会在导体中感生出很大的瞬时电流，对电子线路、设备造成干扰和破坏。 以上四种作用，时间不超过数十秒，但杀伤性很大。 （5）放射性沾染 放射性沉降物对地面、水、空气、人体造成污染，其射线会导致各种放射性疾病。这种作用会持续很久。 2．侦察监视技术 现代科学技术的发展，使侦察监视技术水平和能力有很大提高。除了使用常规光，声波以外，各种电磁波（包括无线电波、微波、红外线、紫外线、X射线和γ射线），超声波，以及传感器，计算机技术也都广泛应用于侦察监视技术。 （1）地面侦察手段，主要包括无线电通信侦察，雷达侦察 和地面传感器侦察等。 使用无线电接收器材可以截收和破译敌方无线电通信信号。 用雷达向空中各个方向发射微波，搜索目标。而根据目标反 射的回波即可测定目标的形状、方位、速度等特点。雷达还可以 用于大炮、鱼雷瞄准，导弹制导，地形显示，以及航行保障等。 侦察上经常使用的地面传感器有振动传感器（利用电磁感应 图5 雷达 原理：敌方运动产生的振动使线圈振动，切割磁感线，产生感应电流），声响传感器（工作原理与麦克风相同），磁性传感器（铁磁金属进入磁性探头的磁场中，会使磁场发生改变），应变电缆传感器（目标通过埋设应变钢丝的地面时，压力使它的电阻发生变化）和红外传感器（接收目标发出的红外辐射转换为电信号）。 （2）水下侦察，主要依靠声纳。近年来，磁探测、红外探测、探测电视、雷达、温度梯度等探测技术也有了很大发展。 图5 声纳 图6 台湾海域声纳图 （3）空中和空间侦察 在飞机和卫星上主要使用雷达、可见光照相、红外照相（使用对红外线敏感的胶卷）、激光扫描照相（可实现三维成像）、电视摄像和多光谱照相技术。 多光谱照相机把电磁波划分为几个窄的频段，用几台相机对同一地区拍照，但分别接收一个频段的辐射。这样得到的一组照片经过处理，就可以将地面物体进行分类区别，达到识别伪装的目的。例如：对同一地区用红外、红色、