粤教版高一通用技术必修二教学课件:第三章 系统及其设计 第四节 系统的设计(一)
41页1、高一粤教版通用技术必修二第三章第四节 系统的设计(一)学习目标 一、明确设计水火箭系统的总体目标及要求;二、对水火箭的原理和飞行的外部环境进行基 本的设计分析;三、初步设计水火箭系统;四、学习制作水火箭的方法;五、归纳系统设计的基本方法。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。火火箭箭燃燃料料燃燃烧烧废气废气高高压压气气体体水水水水火火箭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设计要求设计要求 用容量为500毫升的饮料瓶制作气压式喷水推进火箭。设计目标设计目标 射程45米以上,越远越好。一、明确设计水火箭系统的总体目标及要求发射点A1主动段终点最大弹道高度目标Mxy2弹弹道道主主动动段段上升段上升段下下 降降 段段弹道被动段弹道被动段2Ax1被动段:1.距离和持续时间长;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
2、。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;二、基本的设计分析:原理分析水火箭射程M发射点A1主动段终点最大弹道高度目标Mxy2弹弹道道主主动动段段上升段上升段下下 降降 段段弹道被动段弹道被动段2Ax1二、基本的设计分析:原理分析发射仰角为45时,水火箭射程最远。发射点A1主动段终点最大弹道高度目标Mxy2弹弹道道主主动动段段上升段上升段下下 降降 段段弹道被动段弹道被动段2Ax1二、基本的设计分析:原理分析水火箭射程弹道主动段加速度a弹道主动段加速度持续时间t二、基本的设计分析: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 二、基本的设计分析:原理分析方法二:加大动力舱横截面积横截面积大 推力大 加速度大 出口速度大 飞行距离远牛顿第二定律:F=ma 压强公式:F=PS 二、基本的设计分析: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
3、:F=ma 压强公式:F=PS 二、基本的设计分析: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二、基本的设计分析:原理分析空气阻力小 动能损耗小 水火箭射程远水火箭射程弹道主动段终点速度发射仰角空气阻力二、基本的设计分析:外部环境分析发射点A1主动段终点最大弹道高度目标Mxy2弹弹道道主主动动段段上升段上升段下下 降降 段段弹道被动段弹道被动段2Ax1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二、基本的设计分析:外部环境分析水火箭的速度方向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二、基本的设计分析:外部环境分析水火箭的速度方向水火箭的速度方向风向箭体轴线风向风向二、基本的设计分析:外部环境分析 空气气流方向 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二、基本的设计分析:外部环
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