灰销排射枪

【活动目标】

• 1、了解枪的历史以及枪的基本结构。
• 2、理解弹性势能。
• 3、运用能量转换定律，将弹性势能转化为动能。

【活动引入】

一、手枪的起源

​ 手枪的起源可以追溯到 15 世纪末期的欧洲，最早的手枪是一种单发的火药武器，通常由一名士兵握在手中使用。最早的手枪使用点火装置点燃火药（如下图所示），后来随着技术的进步，出现了可靠的火绳机构和底火引信，使得手枪的使用更加方便和安全。

​ 随着时间的推移，手枪的设计逐渐改进，并广泛应用于军事和民用领域。在 19 世纪，人们开始研究如何利用火药来推动金属球或其他小型弹药以便进行远距离攻击，这就是手枪和其他火器的雏形，火器的制造技术得到了长足的发展，手枪也变得更加精确、便携和危险。同时，各种不同类型的子弹也被开发出来，例如铅弹、钢弹、霰弹等。这些子弹的飞行速度和威力都有了显著提高，使得手枪成为一种非常有效的攻击工具。

​ 今天，手枪已经成为了许多国家的标准武器之一，用于警察、军队和民用领域。虽然手枪的设计和制造技术已经得到了长足的发展，但它仍然是一种非常危险的武器，需要谨慎使用。

​ 让我们一起来看看，现代的手枪是什么样的吧！

二、什么是手枪

​ 手枪是一种单手握持瞄准射击或本能射击的短枪管武器，通常用于近距离射击。它通常由一个或多个弹膛组成，一些机械部件和一个手柄。枪可以使用各种类型的子弹，如手枪弹、霰弹等。

​ 现代手枪的基本特点是：变换保险、枪弹上膛、更换弹匣方便，结构紧凑，自动方式简单。

​ 通过手枪击发，引燃发射药产生巨大压力，将弹丸推出。子弹上膛后，扣动扳机，枪内的撞针撞击子弹后面，引发子弹火药，子弹射出的一瞬间，产生的后坐力，就像火箭一样，枪管壁都有螺旋纹理，子弹射出时其实是高速旋转的，这样能确保子弹不偏离方向，更准确的打击目标。

​ 手枪可以分为单动式和双动式两种，单动式手枪在扳机上只有一个动作，即触发射击；而双动式手枪则可以通过扳机进行两个动作：第一次扣动扳机将会拉动击锤并使其释放，从而发射子弹；之后每次扣动扳机，都不需要再次拉动击锤，因为它已经在前一次射击中被张紧了。手枪广泛应用于军事、警察、个人防卫、竞技射击等领域。

​ 小朋友们，谁知道枪有哪些种类呢？

三、枪的种类

​ 枪的种类很多，下面列举一些主要的种类：

1. 步枪：一般为单兵使用，可进行远距离的射击，弹匣容量较大，常用于军事和狙击等领域。
2. 手枪：便于携带和使用的单发或多发火器，通常由一个手柄和一个枪管组成，广泛应用于军事、警察、个人防卫、竞技射击等领域。
3. 冲锋枪：具有高射速和近距离杀伤力，适合进行房间清剿和城市作战等任务，常用于特种部队和警察机构。
4. 霰弹枪：用于猎鸟和近距离自卫。
5. 气枪：使用气体压力发射子弹或弹丸，通常用于练习和娱乐射击。
6. 机枪：可以快速地连续射击，并且弹匣容量较大，具有高度杀伤力，其应用范围包括对空、反坦克、机枪手掩体等。
7. 榴弹发射器：是一种能够发射榴弹和火箭弹等爆炸性武器，常用于攻城略地等任务。
8. 火箭筒：一种以火箭推进器为动力的防护性武器，常用于反坦克和反步兵等战斗中。
9. 气枪：使用气体压力发射子弹或弹丸，通常用于练习和娱乐射击。

​ 从古至今，运动会中都有射击项目。射击需要一位厉害的枪手和一把好的手枪。所以今天让我们一起来搭建一把手枪吧！

【活动准备】

乐高积木9686套装

​ 本次所用零件：

【活动过程】

步骤图

灰销排射枪常由触发器、支架杠和弹夹组成，我们也按照这样的组成来制作灰销排射枪。

1. 制作灰销排射枪的触发器。
2. 制作支架杠和弹夹。
3. 完成后，就可以组合成灰销排射枪了。

第一步

​ 制作小枪的触发装置，牵涉到弹性势能转化为动能。

​ 使用的材料有：4* 6蓝色角梁3个、黄色长销2个、带一个交叉孔的角块1个、2轴1个、蓝色“L”型角梁1个、蓝色长销1个、4* 4橡胶圈1个。

注意：注意各个孔之间的衔接位置，以及弹性绳的穿孔点。

第二步

​ 制作支撑小枪触发装置的支撑杆。

​ 使用的材料有：蓝色“L”型角梁2个、3* 7蓝色双角梁1个、1* 15白色的梁2个、蓝色长销7个、3轴1个、黄色长销1个、红色套栓2个。

注意：注意各个孔的衔接位置。

第三步

​ 为小枪安装弹夹，确定有足够的灰梢保证弹量。

​ 使用的材料有：1* 9白色的梁2个、灰色光滑销12个。

第四步

​ 将其组装起来，组合好后我们的灰销排射枪完成啦！

【问题思考】

一. 提出问题

• 1、如何使手枪更具稳定性？
• 2、如何让小枪更容易击中目标？

二. 问题回答

• 1、加重手枪的握把重量。
• 2、给小枪装上瞄准镜。

【科学知识】

弹性势能

​ 弹性势能是指弹性变形物体在其位置、形态或状态发生改变时所获得的势能。通常情况下，当一个物体被压缩或拉伸时，会因为其内部分子之间相互作用力而获得一定的势能，这种势能被称为弹性势能。

​ 弹性势能是指弹性体在形变后，存储的能量。当一个弹性体受到外力作用而产生形变时，它内部的弹性势能会随之增加。当外力消失时，弹性体恢复原状，这些存储的弹性势能就会被释放出来，转化为动能或其他形式的能量。

​ 例如，当我们拉伸一个弹簧时，它会发生形变，内部储存了一定量的弹性势能。如果我们松开手，弹簧便会恢复原状，并将储存的弹性势能释放出来，将弹簧推回原位置。这种弹性势能在物理学中有着广泛应用，如弹性碰撞、弹簧振动等。

​ 弹性势能可以通过下式计算： $$ E = \frac {1} {2} kx^2 $$ ​ 其中，E 表示弹性势能（单位：焦耳），k 为弹性系数（单位：牛顿/米），x 为物体的位移量（单位：米）。

​ 当物体的形状或位置发生变化时，其具有弹性的构造会产生一定程度的弹性变形，从而获得一定量的弹性势能。例如将弹簧压缩或伸长，就会使弹簧内部产生一定的弹性变形，产生弹性势能。

物体碰撞原理

​ 物体碰撞原理是指物体之间在碰撞过程中所遵循的物理规律。在碰撞中，物体之间会相互作用并产生力，力的大小、方向和时间等因素决定了碰撞后物体的运动状态。

​ 牛顿第三定律指出，两个物体之间的相互作用力是相等且相反的，即 F12 = -F21，其中 F12 表示物体 1对物体 2 的作用力，F21 表示物体 2 对物体 1 的作用力。因此，在两个物体发生碰撞时，它们之间的相互作用力必然相等且相反。

​ 在碰撞前，物体的总动量为 m1v1 + m2v2，其中 m1、m2 分别为物体 1、2的质量，v1、v2 分别为它们的速度。在碰撞时，物体之间产生的作用力会改变它们的动量，根据动量守恒定律，碰撞前后物体的总动量保持不变，即 m1v1 + m2v2 = m1v1’ + m2v2’，其中 v1’、v2’ 分别为碰撞后物体 1、2的速度。

​ 在弹性碰撞中，物体在碰撞中能量守恒，碰撞后物体的动能总量等于碰撞前物体的动能总量。在非弹性碰撞中，物体在碰撞中会损失一部分能量，因此碰撞后物体的总动能小于碰撞前物体的总动能。

​ 综上所述，物体碰撞原理涉及牛顿第三定律、动量守恒定律和能量守恒定律等物理规律，这些规律决定了物体在碰撞过程中所表现出的行为和状态。

动能守恒定律

​ 动量守恒定律指出，在一个封闭系统中，当物体间发生碰撞时，系统总动量守恒。即，碰撞前后系统总动量保持不变。这个定律可以表示为： $$ m_1v_{1i} + m_2v_{2i} = m_1v_{1f} + m_2v_{2f} $$ ​ 其中，m1 和 v1i 分别是第一个物体的质量和碰撞前的速度，m2 和 v2i 分别是第二个物体的质量和碰撞前的速度，v1f 和 v2f 分别是两个物体的碰撞后速度。

​ 动能守恒定律指出，在一个完全弹性碰撞中，物体间的总动能守恒。即，碰撞前后系统总动能保持不变。这个定律可以表示为： $$ \frac{1}{2}m_1v_{1i}^2+\frac{1}{2}m_2v_{2i}^2=\frac{1}{2}m_1v_{1f}^2+\frac{1}{2}m_2v_{2f}^2 $$ ​ 其中，m1 和 v1i 分别是第一个物体的质量和碰撞前的速度，m2 和 v2i 分别是第二个物体的质量和碰撞前的速度，v1f 和 v2f 分别是两个物体的碰撞后速度。

​ 注意，这两个定律只适用于完全弹性碰撞。在非完全弹性碰撞中，动能不守恒，部分能量被转化为其他形式的能量（如热能），因此需要考虑更多的因素来描述碰撞过程。

【举一反三】

• 1、如何减小小枪发射子弹时所产生的反冲力？

• 2、如何增加小枪的子弹容量？

【结束】