3.4 系统的设计 课件-2023-2024学年高中通用技术粤科版（2019）必修 技术与设计2

系统的设计 2024 通用技术 技术备课组 学习目标 01 03 02 对水火箭的原理和飞行环境分析 学习制作水火箭的方法； 初步设计水火箭系统； 通用技术 04 探究影响水火箭的因素。 01 水火箭原理分析 一、水火箭原理分析 长征二号火箭发射全过程 思考： 长征二号F火箭把航天器送入预定轨道主要有哪些步骤？ 设计这些步骤的目的是什么？ 火箭送航天器进入预定轨道主要步骤 12秒程序转弯，是为了通过调整火箭飞行角度，来节省燃料。 155秒、160秒、210秒火箭部件的分离都是为了抛弃多余的部件,减轻箭体重量，节省燃料。 一、水火箭原理分析 火箭 燃料燃烧 废气 高压气体 水 水火箭 废气推火箭升空 火箭向下推废气 水推火箭升空 箭体向下推水 一、水火箭原理分析 水火箭是一个利用质量比和气压作用而设计的。水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭，是用废弃的饮料瓶制作而成的一种玩具。它分为动力舱、箭体、箭头、尾翼、降落伞等部分。水火箭科技含量高，寓教于乐，深受广大青少年喜爱，可以让他们直观地了解导弹、运载火箭的发射升空和回收过程，理解飞行的原理及其不同点。 了解水火箭 一、水火箭原理分析 整流罩：就是用于调整气流的,为了减少在飞机在空中的阻力,整流罩尽量以流线型设计,使气流能平滑的通过 一、水火箭原理分析 发射点 A 主动段终点 最大弹道高度 目标 M x y 弹道主动段 上升段 下 降 段 弹道被动段 A x 被动段：1.距离和持续时间长； 2.水火箭射程的主要来源； 3.可分为上升段和下降段； 4.是被动段的最小值。 在理想状态下，向水平方向的目标发射水火箭，可以视为一次斜抛运动。 主动段：1.距离和持续时间很短； 2.释放内能为水火箭飞行提供动能； 3.终点速度为整个阶段的最大速度。 一、水火箭原理分析 据物理的运动学原理： 在理想状态下（无空气阻力等因素的影响），以仰角、出口速度为（最大速度）来发射水火箭，水火箭的最大射程为： 水火箭射程= 水火箭射程M 弹道主动段终点速度 发射仰角 发射点 A 主动段终点 最大弹道高度 目标 M x y 弹道主动段 上升段 下 降 段 弹道被动段 A x 仰角为45°时，射程最远。 速度v1越大，射程越远 一、水火箭原理分析 因为：水火箭的初速度为0 所以：=at 水火箭射程= 水火箭射程 弹道主动段终点速度 发射仰角 弹道主动段加速度a 弹道主动段加速度持续时间t = 一、水火箭原理分析 方法一：增加动力舱的气压 气压大 推力大 加速度大 出口速度大 射程远 瓶内气压大 瓶子受到的压力大 选择抗压能力强的饮料瓶 牛顿第二定律：F=ma 压强公式：F=PS 水火箭射程= 主动段终点速度=at 方法二：加大动力舱横截面积 一、水火箭原理分析 水火箭射程 弹道主动段终点速度 发射仰角 弹道主动段加速度a 弹道主动段加速度持续时间t 反冲推力F 水火箭的质量m小 更轻的材料 更小的箭体 …… 牛顿第二定律：F=ma 压强公式：F=PS 水火箭射程= 主动段终点速度=at F、t不变：箭体质量m小 主动段加速度a大、大 水火箭射程远 一、水火箭原理分析 影响加速度持续时间t的因素： 水火箭射程 弹道主动段终点速度 发射仰角 弹道主动段加速度a 弹道主动段加速度持续时间t 动力舱加压气体的量 水量 一、水火箭原理分析 水火箭射程 弹道主动段终点速度 发射仰角 空气阻力 加一个尖形整流罩 减小箭体横截面积 尖形整流罩 减小箭体横截面积 更光滑的箭体表面 空气阻力小 动能损耗小 水火箭射程远 一、水火箭原理分析 水火箭的速度方向 空气气流方向 箭体轴线 风向 风向 水火箭射程 弹道主动段终点速度 外部环境 发射仰角 飞行稳定性 空气阻力 天气状况 一、水火箭原理分析 水火箭的速度方向 风向 箭体轴线 风向 风向 空气气流方向 一、水火箭原理分析 当水火箭的实际飞行方向偏离原速度方向时，需要及时修正。 水火箭射程 弹道主动段终点速度 外部环境 发射仰角 飞行稳定性 尾翼 一、水火箭原理分析 尾翼 箭体轴心 水火箭的速度方向 尾翼上表面 尾翼下表面 （以尾翼为参照物） 空气气流方向 一、水火箭原理分析 水火箭的速度方向 尾翼背风面 尾翼迎风面 尾翼 箭体轴心 尾翼下表面的气压>尾翼上表面的气压 （迎风面） （背风面） （以尾翼为参照物） 空气气流方向 一、水火箭原理分析 水火箭的速度方向 尾翼迎风面 尾翼背风面