大话火箭 第12期

一、火箭的起源

火箭也是热机的一种,起源于中国,运用火药燃气反作用力原理创制,我国明代学者万户在研究火箭具有推动物体上升能力的基础上,制作了一把能上天的椅子,在座椅背后安装了当时最大的47支火箭,把自己捆在座椅上,两手各拿一个大风筝,然后叫人把47支火箭同时点燃,想要借助火箭向前推进和风筝上升的力量飞向前方,这个试验没有成功,但万户被认为是世界火箭的鼻祖,成为世界历史上试验空中飞行的开拓者。

二、现代火箭中的初中物理知识

现代的火箭原理同古代的火箭相同,但结构要复杂得多,它用来发射探测仪器以及人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等空间飞行器。

火箭发动机工作时,燃料和氧化剂在燃烧室内燃烧,产生高温燃气,温度可达3 400℃,燃气通过喷管向后高速喷出,对火箭产生推力,把火箭发射出去工作时,燃料的化学能最终转化成火箭的机械能。

那么火箭内装的是什么样的燃料呢?物态变化的知识告诉我们:将气体液化的最大好处是使它的体积缩小,便于贮存和运输,火箭里要用氢做燃料,用氧做助燃剂,而这些氧和氢都是通过压缩体积的办法使之液化,然后以液体状态装在火箭内的。

而火箭在大气中飞行的时候,它的头部跟空气摩擦生热,温度可以达到几千摄氏度,在火箭头上涂上一层特殊的材料,这种特殊材料在高温下熔化并且汽化,而熔化和汽化都要吸热,使火箭温度不致升得过高,因而不致被烧毁,起到保护火箭头部的作用。

三、我国的现代火箭

我国拥有两个系列的运载火箭――“长征”系列和“风暴”系列。

“长征”一号:我国第一枚三级火箭,1970年4月24日在酒泉卫星发射中心首次发射,它第二次发射时把我国的第一颗人造卫星“东方红”一号送入太空。

“长征”二号F:先后成功发射了“神舟”一号至“神舟”七号飞船,它可把8 t重的有效载荷送入近地点高度为200 km、远地点高度为350 km的轨道,是目前我国所有运载火箭中起飞质量最大、长度最长的火箭,运载火箭有箭体结构、控制系统、动力装置、故障检测处理系统、逃逸系统、遥测系统、外测安全系统、推进剂利用系统、附加系统、地面设备等十个分系统。

“长征”三号:是我国运载火箭进入国际卫星发射服务市场的标志,发射“嫦娥”二号探月卫星使用的是“长征”三号丙火箭,而发射“嫦娥”一号时使用的是“长征”三号甲火箭,作为“长征”三号系列火箭中的重要一员,“长征”三号丙火箭的研制成功标志着“长征”三号系列火箭终于形成了一个完整的系列,构成了中国高轨道运载能力最大、适应性最强的火箭群体。

“长征”四号:一种多用途三级常温推进剂运载火箭,1988年9月7日和1990年9月3日两次发射太阳同步轨道“风云”一号气象卫星均获成功。

“风暴”一号:两级运载火箭,共发射六颗卫星。

四、中考“火箭”试题拾零

例1　2008年9月25日,“神舟”七号飞船由“长征”二号F大推力捆绑式运载火箭成功送入太空,飞船在脱离火箭之前,相对于_____是静止的:飞船返回舱在返回过程中,与大气层发生剧烈摩擦,机械能转变为_______,使舱体外表变成一团火球。

解析:飞船在脱离火箭之前,与火箭是捆绑在一起的,两者的位置没有发生变化;当飞船返回时,与大气层发生摩擦,温度升高,而温度与内能有关。

答案:火箭　内能

例2　现代火箭用液态氢做燃料,是因为它具有(　)

A　较大的比热容 B　较低的沸点

C　较高的凝固点 D　较大的热值

解析:选燃料一般是考虑热值,选D

五、2011年中考试题预测

例3 2010年10月1日18时59分57秒,随着指挥员“点火”一声令下,“长征”三号丙火箭喷射出一团橘红色的烈焰,将“嫦娥”二号探月卫星平地托起,直冲云天,在刚离地上升的过程中,“嫦娥”二号卫星的动能_____,重力势能_____,(均填“增大”、“减小”或“不变”)

解析:“嫦娥”二号卫星在刚离地上升的过程中,卫星的质量没有变化,但是必须不断增大速度,这样才能脱离地球大气层;而在上升过程中,离地的高度也越来越大,在质量一定时,速度越大,动能越大;高度越高,重力势能越大。

答案:增大　增大

例4　2010年10月1日18时59分57秒,“嫦娥”二号探月卫星在“长征”三号丙火箭的推动下,开始了奔月之旅,在火箭刚发射时,高温火焰向下喷到发射台的地面,很多物体遇到这样的高温火焰将会_____;为了保护发射台底,就建了一个大水池,让火焰唢到水中,利用水的_____来吸收巨大的热量,我们在电视上看到火箭升空瞬间,伴有迅速扩展的庞大的白色气团是_____形成的。

解析:火箭刚发射时产生的高温火焰温度可以达到几千度,而一般物体的熔点比它低得多,物体一旦遇到这么高的温度就会熔化;当水遇到火焰时,水会汽化从而吸收大量热量;当水变成水蒸气后,这些水蒸气遇到周围的空气时,会放出热量从而凝结成小水滴。

答案:熔化　汽化　水蒸气液化