孔明灯的原理与制作分析

2023-02-03 09:06:11 第一文档网 [ 字体：小中大 ] [

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孔明灯的原理与制作分析

执教：耿令华

一、教学目标

1、知识与技能

①、利用所学气体部分的知识解决实际问题的能力。 ②、培养学生分析物理现象的能力。

③、在制作过程中培养学生的动手能力。 2、过程与方法

①、通过协作交流体现互动的过程。 ②、使学生初步体验合作研究的方法。 3、情感态度与价值观

①、培养学生思维和探究能力以及正确的价值观。

②、通过历史探究使学生对我国传统文化有一定的了解。二、教学的重点和难点

重点：1、孔明灯起飞的制作过程与放飞后的体会交流。难点：2、孔明灯起飞的原理分析。

3、孔明灯改进中的负载计算分析。

三、教学手段

1、自制教具与多媒体相结合的方式。 2、分析原理与实验探究相结合。四、教学过程：

1、引入：我国古代的四大发明是我们中华民族的骄傲，然而在中华民族5000年的历史长河中还有许多的科技发明和创造至今仍改变着我们的生活。当然有的已经改进、有的已经从用途上发生了变化。今天我们就来学习一个我国古代发明中的一个实例。请看一个谜语：圆圆方方它都有，生来上下两个口。身材模样像酒坛，

夜间走来日就走。谜底：灯笼（激发学生的兴趣）

灯笼不会飞，但我们稍加改造看看结果如何（将灯笼的顶端封闭，下面加一个酒精棉燃烧）。（此时自制的教具腾空而起）学生兴趣极浓。今天我们研究的主题就是孔明灯的原理与制作分析。先来了解一下孔明灯的历史和现在的用途：

1、“孔明灯”又叫天灯，相传是三国时期诸葛孔明发明的。当年，诸葛孔明被司马懿围困于平阳，无法派兵出城求救。孔明算准风向，制成会飘浮的纸灯笼，里面扎着求救信，终于成功脱险。后世就叫此灯为“孔明灯”。

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2、孔明灯之所以叫孔明灯，我们的民间是这样说出孔明灯的由来的。当年孔明被司马懿围困，全军上下束手无策，诸葛亮妙计一出，命人拿来白纸千张，糊成无数个天灯，做出来的天灯有点像孔明先生所戴的帽子，再利用烟雾向上的引力带着它们升空，一个个小小的天灯升起，加上营内的人呼喊着：“诸葛先生坐着天灯突围啦！”，司马懿竟然信以为真，被蒙骗了过去。此计救了诸葛先生一命。

用途：厦门人们在春节时期为了期盼祖国统一和对亲人的思念集体在海边释放孔明灯

接下来我们分析一下孔明灯的结构和起飞的原理：

孔明灯的结构可分为主体与支架两部份：

1、主体大都以竹篦编成，次用棉纸或纸糊成灯罩， 2、底部的支架则以竹削成的篦组成。

孔明灯可大可小，可圆形也可长方形。一般的孔明灯是用竹片架成圆桶形，外面以薄白纸密密包围而开口朝下。

例：有一个孔明灯总质量为5克，孔明灯可看成长方体形状，长为0.2米，宽为0.25米，高为0.4米。大气压强为1.013×105帕。外界环境温度为300K，空气摩尔质量为29g/mol。求：当温度升高到多少度时孔明灯开始上升？

分析：孔明灯起飞的原因是,燃料燃烧时周围气体温度升高，从而排除孔明灯内的气体，使自身重力变小，空气对它的浮力把它拖起来了。解题过程：有浮沉条件可知，只有满足： F浮〉G总=G热空气+G灯

即G灯< F浮- G热空气时他才能上升。由此可知他的自重要很轻才能起飞，轻到什么程度呢？

G灯浮- G热空气=ρ空气gV排-ρ热空气gV G灯<(ρ空气-ρ热空气) gV排

m灯<(ρ空气-ρ热空气) V排 (1) 空气的密度可有理想气体状态方程得出 pv=m/μRT 得p=ρ/μRT (2) （2）代入（1）

m灯<(1/T空气-1/T热空气)pμV排 (3)

可见其能否飞行油灯质量和气温、热空气温度和孔明灯容积共同决定。带入数据解得：T=426.8K。

孔明灯的取材和制作：

1、取一大号极薄的塑料袋,取一根长约60cm的细铜丝，两端穿在塑料袋口子两边。

2、在塑料袋上写上自己的心语。 3、在细铜丝中间包上适量棉花。

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