五、六、火箭_燃料的利用与环境保护
火箭的基本工作原理
火箭的基本工作原理火箭是一种利用火药、燃料和氧化剂的反作用力原理进行推动的飞行器。
它是人类进行空间探索和发射卫星的重要手段，也是载人航天的基础。
本文将详细介绍火箭的基本工作原理。
一、推力的产生火箭的基本工作原理是通过产生巨大的推力，使其向相反方向产生反作用力，并顺利离开地球表面。
火箭推力的产生主要依靠燃料的燃烧。
火箭燃料中的化学能被释放出来，生成大量的热能和气体。
这些热能不断加热气体，使气体压强增大，达到高速喷出的目的，从而产生向后的反作用力。
二、火箭的构成火箭主要由以下几个部分组成：燃料舱、氧化剂舱、发动机和控制系统。
燃料舱用来储存燃料，氧化剂舱则用来储存氧化剂。
发动机是火箭的核心部分，它将燃料和氧化剂混合并点燃，产生推力。
控制系统则负责控制火箭的方向和姿态。
三、火箭的发射火箭的发射是一个复杂而精密的过程。
在发射前，需要对火箭进行必要的检查和准备工作。
当一切就绪后，点燃发动机，火箭开始产生推力，并慢慢离开地面。
火箭逐渐爬升，在外部空气稀薄的情况下，它的推力越来越大，速度也越来越快。
当火箭达到一定高度后，燃料消耗殆尽，燃烧停止，火箭进入自由落体状态。
四、飞行阶段火箭的飞行分为不同的阶段。
首先是离地飞行，在这个阶段，火箭需要克服地球的引力，并逐渐摆脱地球表面。
接下来是升空阶段，火箭继续向上升空，并逐渐突破地球的大气层。
最后是轨道阶段，当火箭突破地球引力后，它将进入预定的轨道。
五、火箭的应用火箭广泛应用于航天领域。
它被用于发射航天器，如卫星、火星探测器等。
同时，火箭也被用于载人航天，实现宇航员的太空旅行。
火箭技术的发展还带来了诸多研究领域的突破，如空间科学、天体物理学等。
六、发展前景和挑战火箭技术的发展前景广阔，但也面临一些挑战。
首先是成本问题，火箭的制造和发射成本较高，需要大量的资源投入。
其次是安全问题，火箭发射过程存在一定的风险，需要严格的安全措施和监测系统。
此外，火箭的重复使用技术也是一个重要的发展方向，可以降低成本并提高效率。
第五节 火箭 第六节燃料的利用和环境保护课件
• 6.阅读30页第一自然段理解大气污染的主 要来源是_________.有哪些主要危害。
小结
• • • • • • • • • • 1.火箭的工作原理。 2.火箭是把内能转化为机械能的机器。 3.喷气式发动机 4.热值的定义： 空气喷气式发动机 火箭喷泉其实发动机 5.热值的单位。 6.热值的计算公式：Q=qm 7.如何提高燃料的利用率。 8.大气污染的主要来源。 9.炉子的效率： 强调：热值是燃料本身的一种特性，与燃料的质 量、体积、是否完全燃烧等无关。
第五节
火箭
3.火箭的工作原理是什么？ 4.喷气式发动机分为哪几类？区别是什么？
6.知道火箭里能的转化。第五 Nhomakorabea 火箭• 1.看25页图10-33了解火箭的构造是什么样的？ • 2.阅读25页第一自然段理解火箭的工作原理?喷 气式发动机与内燃机有什么不同？ • 3.阅读第二自然段了解喷气式发动机分为哪几类？ 区别是什么？ • 4.阅读第三自然段知道 现代火箭的燃料是什么？ 特点是什么？多级火箭有什么用途？ • 5.火箭是把内能转化为机械能的机器。
• 4、（05年长沙）现代火箭用液态氢作燃料，是 因为它具有[ ] • A．较大的比热 B．较低的沸点 C．较大的 热值 D．较高的凝固点
• 4.阅读29页二、三自然段，______叫炉子 的效率。公式为_______. • ？
• 5.阅读29页第四自然段节约能源，保护环 境的措施是______.
• 1、干木柴的热值是1．2×107J/kg,它 的物理意义是________。完全燃烧 4kg的干木柴，能放出 J的热量
• 2、（05· 北京西城区）酒精的热值是 3×107J/kg，若要获得9×107J的热量， 至少需要燃烧_________kg的酒精。
火箭设计入门知识点
火箭设计入门知识点火箭作为一种重要的推进器，被广泛应用于现代航天工程中。
火箭设计是一门复杂而高级的技术，它涉及到许多知识点和理论基础。
本文将介绍火箭设计入门所需的几个关键知识点。
一、火箭基础概念和组成火箭是一种能够在没有大气阻力的真空环境中进行推进的航天器。
它主要由发动机、燃料系统、导航控制系统和结构组成。
其中发动机是火箭的核心部件，通过燃烧燃料产生大量的热能和气体推动火箭前进。
二、火箭推进原理火箭推进原理基于牛顿第三定律，即每个作用力都有一个相等大小、方向相反的反作用力。
火箭通过将产生的推力通过发射喷口排出来，从而推动火箭向前运动。
推力的大小与燃料的燃烧速率、喷口面积以及喷口推力系数等因素有关。
三、火箭结构设计火箭的结构设计需要考虑许多因素，包括受力情况、重量和空气动力学等。
结构的设计应该合理分配载荷，使用适当的材料，并进行可靠性和安全性评估。
四、火箭的稳定性和控制火箭的稳定性和控制是设计中非常重要的考虑因素。
为了确保火箭能够稳定飞行，需要进行几何稳定性和动力稳定性分析。
此外，导航控制系统也需要精确计算和控制火箭的姿态、速度和轨迹。
五、火箭燃料选择和性能评估火箭的燃料选择直接影响其性能和推进效率。
常见的火箭燃料包括液体燃料和固体燃料。
对于液体燃料火箭，需要考虑供应、储存和燃烧等方面的问题。
对于固体燃料火箭，需要选择合适的燃料配方和点火方式，并评估其性能参数。
六、火箭发动机设计和优化火箭发动机是火箭的核心部件，其设计和优化对整个火箭的性能影响至关重要。
发动机设计包括喷嘴形状选择、燃烧室设计和燃烧过程控制等方面。
发动机的效率和推力特性需要进行详细的评估和优化。
七、火箭轨道设计与导航火箭的轨道设计和导航是实现任务目标的关键步骤。
通过精确计算和控制火箭的速度和轨迹，可以使火箭达到预定的目标区域。
在轨道设计中，还需要考虑引力、大气阻力和空气动力学效应等影响因素。
八、火箭安全性和可靠性火箭设计中安全性和可靠性是至关重要的方面。
初中物理同步讲义北师大版热机 火箭 燃料的利用和环境保护(提高) 知识讲解
热 机 火 箭 燃 料 的 利 用 和 环 境 保 护 ( 提 高 )【学习目标】1. 知道热机中的能量转化。
2.知道四冲程热机的构造和工作原理。
3.了解现代火箭的构造和特点，了解多级火箭是星际航行的运载工具。
4. 知道燃料的热值及其单位，并知道某种燃料热值的物理意义。
5.知道燃料燃烧过程中的能的转化是化学能转化为内能。
【要点梳理】 要点一、热机将燃料燃烧产生的高温高压气体的内能转化为机械能的机器，统称为热机。
常见的热机有：蒸汽机、 内燃机、汽轮机、喷气发动机等。
内燃机：燃料直接在发动机汽缸内燃烧产生动力的热机，叫做内燃机。
内燃机分为汽油机和柴油机， 它们分别用汽油和柴油作为燃料。
汽油机和柴油机的异同点：不同点 相同点项 目汽油机柴油机(1)构造基本相同都是燃料 在气缸内燃烧，都是内燃机。
(2)都将内能转化为机械能。
(3)每一个工作循环都是由 吸气、压缩、做 功、排气四个冲程组成。
构造 气缸顶部有火花塞 气缸顶部有喷油嘴点火方式压缩冲程末由火花塞放出电火花 点燃，称点燃式 压缩冲程末由喷油嘴向气缸内喷雾状柴油 遇到高温高压的空气自动燃烧，称压燃式燃料汽油、吸气冲程吸进汽油和空气混合物柴油、吸气冲程吸进气缸的只是空气压缩比压缩冲程末气体体积被压缩为吸 进体积的1/9至1/6 压缩冲程末气体体积被压缩为吸进体积的 1/22至1/16做功 做功冲程初燃气压强为30至50个 大气压，温度2000℃至2500℃, 高温高压的气体推动活塞做功 做功冲程初燃气压强为50至100个大气压， 温度1700℃至2000℃,高温高压的气体推动活塞做功效率 效率较低20%至30% 效率较高30%至45%用途轻便，多用于汽车、飞机、小型农 笨重，多用于拖拉机、载重汽车、轮船等重火花塞进气门 排气门活塞汽缸 连杆曲轴喷油嘴排气门汽缸曲轴进气门活塞连杆机具 型机械 要点诠释：(1)汽油机和柴油机的工作原理：汽油或柴油在气缸里燃烧时生成高温高压的燃气，用来推动活塞做 功。
《燃料的利用和环境保护》 word版 公开课一等奖教案 新北师大版
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如果在使用过程中，发现有任何问题，请搜索微信订阅号：fifteen1617，联系客服，会有更大的惊喜等着您哦！使用本资源，您将得到非常完美的体验，感谢您的下载使用！~《燃料的利用和环境保护》教学目标：1、知道燃料的热值及其单位、物理意义。
2、会运用热值的有关知识解决有关问题。
3、知道炉子的效率、提高炉子效率的措施及有效利用燃料的措施、环保措施。
教学重点：热值的定义及其单位。
燃料的有效利用。
教学难点：理解热值的物理意义。
教学活动：一、情景引入汽油机以汽油为燃料，柴油机以柴油为燃料，现代火箭以液态氢为燃料，你还见过哪些燃料？如何分类？燃料在燃烧的过程中是什么能转化为什么能？思考并填写：1、固态的有：；液态的有。
气态的有：。
2、人类获得内能的主要途径：，燃料燃烧是能转化为能。
二、探究新知任务一：燃料的热值及其单位、物理意义。
讨论并比较：同时燃烧质量1kg的汽油和1kg的废报纸，它们放出的热量一样吗？为什么？1、定义：叫做这种燃料的热值。
2、计算公式：。
2、单位：，干木柴的热值是1.2*107J/kg,它表示.3、热值是燃料的一种 ,不同燃料的热值一般不。
查表，回答下列问题：1、表中热值最大的是哪种燃料？热值最小的是哪种燃料？2、火箭上为什么用液态氢作燃料？3、热值反映了燃料的什么性质？4、不同燃料的热值一定不同吗？延伸：完全燃烧0.5kg汽油能放出多少热量？要放出6*105J的热量，至少需要燃烧多少酒精？（汽油的热值为4.6*107J/kg,酒精的热值为3*107 J/kg）任务二：炉子的效率、提高炉子效率的措施思考、讨论、尝试回答：1、利用燃料获得内能，一般燃料放在什么地方？2、燃料实际燃烧释放的能量是否等于按照理论值计算出来的热量？为什么？3、我们有效利用的能量是否等于燃料实际燃烧所放出来的热量？为什么？交流：二、炉子效率1、定义：叫做炉子效率。
北师大版物理九年级上册《燃料的利用和环境保护》机械能、内能及其转化3
（２）举例说明有效利用燃料对节约能源的 重要意义？
（３）燃料燃烧对环境的污染主要是什么？
• 煤燃烧时会排放出二氧化硫（SO2）、二氧化氮 （NO2）等污染物。这些气体溶于雨水，会形成 酸雨。来自直 接 燃 煤 及 其 缺 陷
•酸雨的危害
森林受到酸雨破坏 酸雨对建筑物的破坏
炉子的效率 :
1、定义：炉子有效利用的热量与燃料完全燃烧放 出的热量之比，叫做炉子的效率。
2、讨论：如何提高炉子的效率（提高燃料的利用率）？
使燃料尽可能燃烧充分（如把煤磨成粉状，用空气 吹进炉膛）；尽量减少热损失（如加大受热面积， 减少烟气带走的热量）
请大家根据以下问题自读课本内容，然 后回答问题．
燃料完全燃烧放出的热量=质量 ⅹ 热值
Q放=mq Ｑ放＝Vq
5、请同学们通过查看课本中的热值表，回答以下问题： 1）哪种燃料的热值最大？ 2）哪种燃料的热值最小？ 3）火箭为什么用液态氢做燃料？
注：热值是燃料的一种性质，与燃料 的质量、放出热量的多少、是否完全 燃烧无关，热值与燃料的种类有关
学以致用：
Ａ 密度小
Ｂ 比热容小
Ｃ 热值大
Ｄ 质量小
1kg、70℃的温水流经散热器后，水的 温度降至50℃，在此过程中，水释放的 热量是多少？若这些热量由燃烧的焦炭 来提供，需要完全燃烧多少焦炭？
小星用燃气灶将质量为2Kg，温度为 25℃的水加热到100℃，则水需要吸 收多少热量？该燃气灶的效率是25%
，则加热这些水需要燃气多少千克？ （燃气的热值是4.5J/kg）
．
３．１kg的汽油完全燃烧放出的热量相当 于 kg干木柴完全燃烧放出的热量．
４．关于燃料的热值，下列说法正确的是（ ） Ａ．热值越大，燃烧时温度就越高． Ｂ．热值越大，燃烧时放出热量就越多． Ｃ．燃料的质量越大，热值就越大． Ｄ．燃料的热值与燃料的质量无关．
北师大版 九年级物理上册 第十章 第六节《燃料的利用和环境保护》教学课件
新课讲解
二、燃料的有效利用
1.锅炉的效率 (1)锅炉有效利用的热量与燃料完全燃烧放出的热量之比，叫作锅
炉的效率。表达式为 η=（Q有效/Q总）x100% , 其中η表示锅炉 的效率，Q有效表示有效利用的热量，Q总表示燃料完全燃烧放出
的总热量。 (2)现代化大型锅炉的效率可达90%以上，一般小型锅炉的效率只 有60%左右。
新课讲解
例:下表是一些燃料的热值,选项中判断正确的是( C )。
单位:J/Байду номын сангаасg
无烟煤 焦炭 酒精
3.4×107 3.0×107 3.0×107
煤油 汽油
氢
4.6×107 4.6×107 1.4×108
A.使燃料燃烧更充分,可以增大热值 B.燃料燃烧释放的热量越多，热值越大 C.现代火箭使用液态氢做燃料，是因为它具有较大的热值 D.汽油的热值是4.6x107J/kg，其值的大小与燃料的质量有关
拓展与延伸
布置作业
请完成《 少年班》P15-P18对应习题
新课讲解
2.影响燃料有效利用的因素 一是燃料不可能完全燃烧; 二是燃料燃烧放出的热量散失很多，只有一部分被有效利用。 3.提高燃料利用率的方法 把固体燃料磨成粉末吹进炉膛内进行燃烧，加大送风量，可使 燃料燃烧得更充分。减少热量散失，如可以采用各种方法加大 受热面积，减少烟气带走的热量等。
新课讲解
新课讲解
3.燃料的热值
某种燃料完全燃烧时化学能转化为内能的量(放出的热 定义
量)与其质量的比叫作这种燃料的热值,用字母q表示
单位
焦/千克(J/kg)，读作焦每千克。气体燃料的热值单位 是焦/立方米(J/m3 )
新课讲解
表示一定质量的燃料在完全燃烧时所释放的热量的 多少。燃料的热值是燃料的一种特性，它与燃料的 质量、体积等无关，只与燃料的种类有关。相同质 物理意义 量的不同燃料,在完全燃烧时放出的热量一般是不相 同的;如木炭的热值为3. 4x107J/kg,它表示 1kg 木炭 完全燃烧时所放出的热量是3.4x107J。同种燃料的热 值相同，不同种燃料的热值一般不同。
燃料的利用和环境保护 物理九年级
即燃料的燃烧必须与充足的氧气发生完
全的氧化反应。
4.计算公式：
固体或液体
Q
q=
m
气体
Q:燃料完全燃烧释放的热量
m:燃料的质量
q:燃料的热值
Q:燃料完全燃烧释放的热量
Q
q=
V
m:燃料的体积
q:燃料的热值
5.国际单位：
焦每千克，符号是J/kg
焦每立方米；符号：J/m3
观察燃料的热值表，你有哪些发现？ 说一说干木柴热值的物理意义
10吨氢完全燃烧放出 Q = qm =1.4×108 J/kg× 10×103 kg =1.4×1012 J
若用汽油完全燃烧来获得这些热量，需要多少吨干木柴？
汽油的热值4.6×107 J/kg
需要汽油 m
Q
q
1.4 1012 J
4.6 107 J/kg
3.0 104kg
约30吨汽油完全燃烧放出的热量等于10吨氢完全燃烧放出的热量。
部分热量散失在空气中的热量；
部分用来加热容器
那么在用天然气加热水时，用于加热水的热量占天然气燃烧时释放
热量的多少呢？
Q吸 × % . × × %
≈ 33.4%
=
Q放
. ×
三、燃料的有效利用
燃料燃烧时释放的能量是否等于按照理论热值计算出来的热量？
1.燃料实际上很难完全燃烧，放出的热
放的能量加热锅炉，所产生的蒸汽可以带动发
电机组发电。在有些国家的一些城市，垃圾焚
烧厂不但可以处理城市垃圾，并可以提供电能，
同时还向供暖网输送过热蒸汽。
课堂小结
定义： 某种燃料完全燃烧时化学能转化为内能的量(放出
的热量)与其质量的比
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制导与控制系统
三级火箭的每一级都像一支独 立的火箭。发射时先点燃第一级火 箭，几分钟后这级火箭的燃料烧尽 自动脱落，同时引燃第二级火箭， 第二级火箭燃料烧尽后也脱落，第 三级火箭开始工作，直到把卫星、 飞船等送到预定轨道。
动力系统
三级火箭像接力赛一样，都是 在前一级的速度基础上再加速。同 时，由于每一级脱落后都能使剩余 部分中有效载荷的质量的比例增加， 火箭结构部分的质量在逐级减小， 仅从这一点来看就比单级火箭优越 得多。
十三、进入黑障区后，通信中断， 约40公里高度时，出黑障区，通信 恢复。
十四、在返回舱再入大气层后，着陆场地 面雷达站和测量站跟踪捕获目标，测量返 回轨道，预报返回舱着陆点。在约10公里 高度时，返回舱抛撒舱盖，拉出引导伞和 辅助引导伞。
第六节 燃料利用与环境保护
一、燃料的热值
1、定义：1kg某种燃料完全燃烧 所放出的热量叫做这种燃料的热值
卫星发射过程演示讲解
一、飞船和运载火箭在技术厂房按垂 直组装和垂直测试的一系列程序完成 技术准备工作后，整体垂直运输到脐 带塔，并进行最后的功能检查。
二、一切准备就绪后，火箭一 级发动机及4个助推器同时点 火。 三、火箭升空，开始程序转弯。
四、火箭继续飞行，抛掉逃逸塔。
五、助推器分离。 六、火箭一级二级分离，整流罩分离。
中国自1956年开始，展开现代火箭的研制工作。 1970年 4月24日长征1号运载火箭诞生，首次发射东方红1号卫星成 功。
目前，中国长征系列运载火箭已研制成功7个型号。
长征1号
长征二号C型 长征三号A型 长征三号B型 长征三号C型
长征四号B型
现代火箭的特点及用途
早期的火箭主要用于战争
而今人们更注重它的 和平利用。例如发射 卫星、运送空间站等 等。
第五节 火箭
气球内充满了气体
把吹气口松开，气球内的气 体以很快的速度向外喷出。
喷出的气体对气球产生一 个向喷气的反方向的推力， 使气球飞出去。
作用力与反作用力 内能转化为机械能
喷气式发动机的分类 ①空气喷气发动机 ②火箭喷气发动机
古现代火箭发展史
火箭发展的历史
（1）火箭起源于中国 三国时代 的“燃烧箭”
直 接 燃 煤 及 其 缺 陷
• 酸雨的危害
森林受到酸雨破坏 酸雨对建筑物的破坏
• 酸雨的危害
左图摄于1908年，右图摄 于1968年，雕塑被酸雨腐 蚀得面目全非
乐山大佛遭酸雨腐蚀
• 汽车使用的燃料是汽油和柴油，它们燃 烧的尾气中的主要污染物有一氧化碳、 未燃烧的碳氢化合物、氮的氧化物、含 铅化合物和烟尘等。
（3）20世纪初，俄国著名科学家齐奥尔 科夫斯基从理论上证明了多级火箭可以 克服地球引力而进入太空，并建立了火 箭运动的基本数学方程，奠定了航天学 的基础。
1942年10月3日，德国首次成功 地发射了人类历史上第一枚弹 道导弹 -V-2 。
（4）第二次世界大战后在导弹的 基础上开始发展运载火箭。
中国火箭发展状况
七、二级发动机关机，随后船箭分离。
八、飞船入轨。入轨后，飞船捕获地球，建立轨 道运行姿态，展开太阳电池帆板并对太阳定向。
九、飞船按预定轨道环绕地球飞行。
十、轨道舱与返回舱分离。
十一、建立返回制动姿态。飞 船制动进入返回轨道，返回舱 降低至140公里的高度时，推 进舱与返回舱分离。
十二、在降至100公里时，返回舱进入再入姿态 调整，约80公里时，返回舱再入稠密大气层。
（2）中华民族不但发明了火箭，而且还最早应用 了串联（多级）和并联（捆绑）技术以提高火箭的 运载能力。
明代史记 中记载的 “神火飞 鸦”
"火龙出水"
“万户飞天”
相传在14世纪末期，中国有位称 为“万户”的人，两手各持一大风 筝，请他人把自己绑在一把特制的 座椅上，座椅背后装有47支当时最 大的火箭（又称“起火”）。他试 图借助火箭的推力和风筝的气动升 力来实现“升空”的理想。“万户” 的勇敢尝试虽遭失败并献出了生命， 但他仍是世界上第一个想利用火箭 的力量进行飞行的人。今天，为了 纪念这位传奇式的人物，国际上将 月球表面东方海附近的一个环形山 以“万户”命名。
2、符号：q 单位：J/kg
3、物理意义：1kg的燃料在完全 燃烧时所放出的热量的多少
4、q碳=3.4×107 J/kg的意义：
5、放出热 示该种燃料的热值，用Q放表示燃料 完全燃烧时所放出的热量，
则：Q放=m·q
二、使用燃料对环境的影响。
• 煤燃烧时会排放出二氧化硫（SO2）、二 氧化氮（NO2）等污染物。这些气体溶于 雨水，会形成酸雨。
有效负荷 第1级火箭
第2级火箭
第3级火 箭
不采用4级火箭的原因
1.多级火箭采用发动机与1、2级火箭不同，级 数越多，要求的技术越高。
2. 需要解决发动机的高空启动技术。
3. 发射时的故障率以级数成几何增长。
例子：长征3号火箭一共发射12次，其中，第1、 8、11次失败，原因就是第3级火箭的发动机 发动失败及出现故障。
可吸入颗粒物来源:
三、清洁能源的广泛应用
水能和风能的利用