我和学生做火箭

来源 :中学物理·高中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:alongalong2008
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  设计意图 为了更好的采集周围地形信息和所在环境的实时状况。(1)可运用于军事目标。本设备设计小巧携带方便,适用于军事侦查和单兵携带,如侦察兵深入敌后,在没有任何辅助的情况下,这时便可以采用此设备采集信息,在有网络的情况下便可以传回总部。(2)可用于民用设施。本设备不受地域限制,只要风速,不超过三十节,便可以发射火箭,成功率已达到百分之百。在有些地区盗墓非常严重,特别是到了夏秋季,玉米慢慢生长起来,挡住人民的视野,无法观察内部的情况,从而给盗墓者一个可乘之机。这时便可以发射火箭,进行玉米地的实时录像传输,执法人员,便可实时掌握盗墓的动态,且每一次发射成本,不足3元钱,设备可回收利用。若可用耕地面积66175公顷,设备采用的摄像头为153°的广角摄像头,火箭能飞到500 m高空,监控面积大于400公顷,也就是说换算一下对整个区域进行实时监控的话大约165。5个,在有网络的情况下一台到两台电脑便可以实时操作。如采用大型航拍设施的话,造价在1万块以上,而且只能可视化遥控,噪声大,易被发现。而这台设备,发出的声音极小,不易察觉,造价低廉,约400元一个,使用价值非常高。尚待开发。
  操作方法 打开笔记本,插入一台cmcc接受器,连接受网络,此时笔记本处于联网状态,这时插入300M极速雷达一体机,(其理论发射AP信号约300 m到500 m)手动做一个wifi热点,以AP信号的形式定向发射出去,此时打开摄像头,摄像头被打开后,用手机将摄像头连入由电脑发出的wifi,此时将设备装入火箭箭体,登陆摄像头客户端,只要输入IP,地址的设备如电脑、手机、平板只要是有网络的地方都便可以登陆火箭页面,等待火箭传回的映像资料。全部工作完成后,给火箭装上发动机,连上电打火设备,装在发射架上,此时无关人员远离,便可以发射出去,因为发动机采用双喷,后喷推进部分燃料燃尽,前喷开始工作,产生大量的热,由于热膨胀,将降落伞挤出箭体,摄像头便开始采集材料,直至落地,工作完成,在此过程中,数据全部上传互联网,客户端登陆IP便可以随意调动。
  火箭发动机、火箭箭体的设计 发动机工作原理:与一般的化学动力火箭发动机的工作原理基本相同,模型火箭发动机也是利用自身携带的推进剂在燃烧室燃烧,产生的高温高压燃气流经喷管时不断加速最后以极高速度从喷管出口面喷射出去,从而产生反方向的推力。所不同的是,模型火箭发射机增加了用以实现箭体安全回收的延时剂和开伞剂。
  工作过程如下:
  a。接通电源点燃点火头,引燃推进剂燃烧产生高温高压燃气,推动模型火箭不断上升。
  b。推进剂燃烧完毕后延时剂开始燃烧。
  c。延时剂燃烧完毕,开伞剂开始工作,产生大量气体,气体膨胀,冲开火箭箭头,将回收装置连同头锥推出箭体筒段,从而实现箭体分离。
  火箭箭体的设计原理及示意图:本火箭为影应《模型火箭安全使用准则》和保障飞行器的飞行不应对人群造成较大的伤害,模型火箭只使用纸张、木材、塑料等轻质非金属材料制作。完全没有使用金属材料制作模型火箭的头锥、尾翼或箭体筒段!因此火箭箭体,通体使用特殊纸材,质量轻,强度高,不易损坏,不易燃易爆;其它部件如头锥、尾翼则采用PP材质,以保证其飞行安全!
  本火箭在设计时,充分考虑到,火箭首到底空气流的扰动,破坏其平衡状态的情况下,自动恢复到其原来平衡状态,特把CM(质量中心)设定在CP(压力中心)前,从而自动修正航道,确保其稳定飞行。
  [TP12GW89。TIF,X,BP#]
  火箭无线电遥控 该无线遥控电子起爆器电路由无线遥控发射电路和无线接收起爆电路两部分组成。无线遥控发射电路由控制按钮S1、电池GBI、无线编码集成电路IC1、无线发射集成电路IC2、电阻器R1、发射天线A1和电容器U1、C2组成,如图所示。 图3是无线遥控发射电路。 图4是无线接收起爆电在下落过程中,圆环受到安培力的方向向哪里。学生在分析这个问题时首先要用楞次定律、右手螺旋定则判断感应电流的方向,而后用左手定则判断安培力的方向,由于这里不是直导体棒用左手定则时还得先在圆环上取一小段来分析,再合成。用常规方法判断出安培力的方向要花费很大的力气。此时教师提出“来拒去留”这个二级结论,通过对比从而使学生产生深刻的印象。
  2 WHAT——科学表述二级结论的内容
  二级结论不同于物理中常见的概念和规律,很多结论在课本、教师用书等资料中不会有统一的说法。由于缺少统一标准的表述,教师一般会借用一些参考资料或自己归纳出二级结论的内容。这个时候科学表述出二级结论就比较重要。如关于摩擦生热的“Q=f·s相对”的表述,有人将它表述为:当一个物体在另一个物体上发生相对滑动时,由于摩擦产生的热量等于滑动摩擦力做的功。表达式f·s相对虽然和功的表达式很相像,但很明显不是功。功的定义式里面的s通常指相对于地面的位移,另外功有负值,而求热量时是不会有负值出现的。所以这种表述是错误的。还有人将它表述为:当一个物体在另一个物体上发生相对滑动时,由于摩擦产生的热量等于滑动摩擦力乘以物体相对滑动的位移。这里将s理解为位移就不是很准确,我们知道这种模型中物体有往返运动也是可以的。如果物体相对于另一物体返回到原来位置,则此时相对位移为零。此时由表达式算出热量为零。但是此过程中产生的热量不可能为零。科学的表述是:当一个物体在另一个物体上发生相对滑动时,由于摩擦产生的热量等于滑动摩擦力乘以物体相对滑动的路程。如果一开始二级结论表述就是有问题的,那么学生应用二级结论时会出现各种各样的问题。   3 WHEN——何时提出二级结论
  教师需要在恰当的时候提出二级结论。平时教学过程中,有时为了赶教学进度,有教师在某部分内容学习的一开始就给出一些二级结论,然后让学生做题巩固。这种方法看似短时间内提高了学生学习成绩,其实不利于学生能力的培养。例如在学生学习闭合电路欧姆定律后,常常需要对动态电路进行分析。有这样一个常见的问题:
  如图2所示的电路中,电源电动势为E,内电阻为r。开关S闭合后,电灯L1、L2均能发光。现将滑动变阻器R的滑片P稍向上移动,下列说法正确的是[TP12GW31。TIF,Y#]
  A。电灯L1、L2均变亮
  B。电灯L1变亮,L2变暗
  C。电流表的示数变小
  D。电流表的示数变大
  本道题如果用二级结论“串反并同”来分析,则很快可以得出正确的结果。因此有教师主张讲完闭合电路欧姆定律后就立即告诉学生“串反并同”这个二级结论。然而在学生刚学完闭合电路欧姆定律后,练习这道题的的目的更主要的是培养学生对串并联电路的分析能力,加深对闭合电路欧姆定律的理解。学生过早地应用二级结论来解题,会使学生失去练习的机会,会削弱对闭合电路欧姆定律的理解。当然不是说不可以用“串反并同”来解题,我们完全可等学生学完了这一章知识,对闭合电路欧姆定律有着较深的理解后再提出。可见对于这类二级结论,教师需要选择好合适的时机提出,不宜过早也不宜过迟。
  4 WHERE——关注二级结论的使用条件[HJ1。55mm]
  很多二级结论是在特定的物理情境中推导出来的,因此就有比较严格的适用范围。学生在学习二级结论时,教师一定要让学生理解其适用范围,否则解题就会出现错误。如下题:
  美国《大众科学》月刊网站报道,美国明尼苏达大学的研究人员发现,一种具有独特属性的新型合金能够将热能直接转化为电能。具体而言,只要略微提高温度,这种合金就会变成强磁性合金,从而使环绕它的线圈中产生电流,其简化模型如图3所示。A为圆柱形合金材料,B为线圈,套在圆柱形合金材料上,线圈的半径大于合金材料的半径。现对A进行加热,则A。B中将产生逆时针方向的电流
  B。B中将产生顺时针方向的电流
  C。B线圈有收缩的趋势
  D。B线圈有扩张的趋势
  加热后线圈B中磁通量变大,学生如果此时没有仔细思考,依然应用二级结论“增缩减扩”来解题就会选择错误的C选项。事实上由于磁感线是闭合曲线,当线圈B收缩时线圈里的磁通量是变得更大,要阻碍磁通量的变化,线圈有扩大的趋势。所以本道题应该选D。在这种条件下,应用这个二级结论就出现了问题。为此在学生学习这类二级结论时教师就应该限定其使用范围,在哪里、在什么条件下才可以使用此类二级结论。
  5 WHO——明确学生的主体地位
  建构主义学习理论认为学生学习的过程是学生自我建构知识的过程。学生在学习一般的概念规律时,教师大都能注意到这点。在学习二级结论的过程中教师也应明确学生的主体地位,重视学生的建构过程。二级结论通常是由概念规律推导出或由一些物理问题在典型的物理情境中归纳推导出来。因此二级结论建立的过程也是学生对概念规律深化理解的过程,是能力得到提升的过程。例如在学习万有引力定律时,有这样一个二级结论:行星绕太阳运动时,轨道半径越大,运动越慢。学生若要理解这个结论中“慢”字,就需要对运动过程中线速度、角速度、周期、频率等物理量,应用万有引力定律分别进行分析,而后归纳出轨道半径越大,运动越慢这个结论。这个过程需要学生自己建构,教师如果直接告诉结论,学生缺少了自我建构的过程,能力无法得到提升,也是无法深刻理解这个结论的。
  6 HOW MUCH——有多少二级结论
  二级结论究竟有多少个?这个问题恐怕不容易回答。但教师在教学过程中一定要知道准备在这学期或者这个单元中,让学生学习多少个二级结论。哪些要详细讨论,哪些不宜提出。如关于功能关系有这样一个二级结论:克服安培力做的功等于产生的电能。这个结论使用比较复杂,应用时限制条件比较多,对于它的正确与否很多教师还在发表文章进行讨论。因此目前就不宜对全体学生提出。
  7 HOW TO——我们如何得出二级结论的
  二级结论得出的过程一般遵循以下步骤或程序:设置情境—归纳或演绎推理—得出结论—应用结论。在此过程中要特别注意提醒学生搞清结论的原理,注意结论的使用范围。
  总之,学生在解决物理问题过程中如能恰当地应用二级结论,则可以缩短解题时间,提高解题效率。但如果应用不当,也会引起不必要的错误。教师在教学过程中如果没能合理使用二级结论,则有可能阻碍学生思维、想象等能力的培养。用“5W2H法”从七个侧面进行思考,教师可以从多方面帮助学生学会如何合理的应用二级结论。
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