加农炮

【活动目标】

• 1、认识近代各种武器。
• 2、学会并掌握能量守恒定律，以及棘轮棘爪结构。
• 3、动手搭建一架加农炮。

【活动引入】

一、不同类型的加农炮，有什么区别？

​ 近年来，随着科技发展，电子控制系统和全球定位系统也被广泛应用于现代化的加农炮中，使其具有更高的精度和打击力。不同类型的加农炮包括迫击炮、榴弹炮、加农榴弹炮等，这三个有什么区别？

​ 加农炮身管长、装药大、初速高、弹道低伸、射程远；榴弹炮身管短、装药少、初速低、弹道弯曲、射程较近；迫击炮身管更短、射击角度更大、射程更近、一般从炮口装弹、而且多是滑膛炮。

​ 但是为什么需要这么多种火炮呢，我们给加农炮少一点装药，再抬高射角，难道不能获得和榴弹炮类似的弹道吗？何必还要装备一种榴弹炮呢，产生这种情况的主要是原因是因为火炮的机动能力。

​ 我们拿二战时常见的 70 到 80 毫米口径的火炮来说明，著名的苏制ZIS-3 76毫米加农炮，炮口初速 680m/s，最大射程 13 公里。

​ 日本的四一式 75 毫米山炮（也就是榴弹炮）炮口初速 340 m/s，最大射程 6 公里。

​ 两者的炮弹都在 5 到 6 公斤。ZIS-3 有更大的射程，而且由于初速更高，打的也更准，用来反坦克的话，威力也更大。既然加农炮更好，我们为什么还要榴弹炮呢？因为装药大，炮管就要做的更粗，炮架就要更结实，再加上炮管更长，就导致了加农炮的重量远高于榴弹炮。

​ ZIS-3 战斗状态 1.15 吨，行军状态 1.8 吨，需要使用汽车或者 6 匹马牵引机动，四一式山炮战斗全重不到600公斤，只要两匹马就可以牵引，如果路不好，还可以拆开来用马驮，甚至使用人力也可以短距离机动。火炮的威力再大，如果机动能力跟不上步兵，也是没用的。抗战的中国战场，由于道路条件差，中日双方都喜欢使用更加轻便的山炮。

​ 本节课将深入了解加农炮的起源和介绍加农炮，以及近代各种武器分类。让我们一起来学习吧！

二、加农炮的起源

​ 加农炮是一种古老的火炮，起源可以追溯到 14 世纪。最早的加农炮是由欧洲的铁匠所制造，最初用于攻城和围攻敌方城墙。这些加农炮使用黑火药作为发射剂，其原理是将火药推入炮管中，然后点燃引线，将火药爆炸产生的气体压力转化为能量，推动铁球或其它弹丸飞出炮口。

​ 随着时间的推移，加农炮得到了改进和改良，变得更加精确和有效。在 17 世纪时，加农炮被广泛应用于战争中，并成为当时的主要武器之一。在 18 世纪和 19 世纪，加农炮经历了更多的改进，成为更加高效和致命的武器。

​ 小朋友们，谁知道加农炮是由什么组成的呢？

三、什么是加农炮

​ 加农炮是一种大口径的火炮，通常用于远距离的间接火力支援和攻击。它由炮管、架子和车轮组成，使用黑火药或其他爆炸物发射坚硬的金属弹丸，通常用于攻城或大规模战争中。

​ 加农炮的名字源于意大利语中的 “cannone”，意为管状物。最初的加农炮是手工制造的，由木材和铁条组成，需要数天时间才能制造完成。这些炮弹在击中目标时可以破坏城墙、建筑物和人员，从而对防御方造成巨大的伤害。

​ 随着技术的进步，加农炮得到了越来越多的改良和升级。17 世纪后期，加农炮开始使用铜制炮身，并配备了更复杂的准星系统和更精确的弹药，增强了其命中率和杀伤力。19 世纪后期，加农炮的生产工艺日益精细化和机械化，使其更加易于制造和操作。

​ 今天，虽然加农炮已经被现代火炮武器所取代，但是它在历史上仍然扮演了重要的角色，并被认为是战争发展中的一个重大里程碑。

​ 让我们知识扩展一下，想想近代有哪些武器分类呢？

四、近代各种武器分类

​ 近代各种武器种类繁多，以下列举一些主要的武器类型：

1. 步枪：步枪是一种单兵武器，用于远距离射击，通常使用弹匣或弹夹装弹。常见的步枪有AK-47、M16、M4等。
2. 冲锋枪：冲锋枪是一种轻型武器，使用手枪弹，射程较近，但射速快，适合近距离作战。常见的冲锋枪有MP5、UMP45等。
3. 机枪：机枪是一种重型武器，使用弹链装弹，射速快、火力强，适合远距离压制。常见的机枪有M249、PKM、MG42、M60、M240等。
4. 火箭弹：是一种空中攻击武器，可以被发射到非常远的距离，并进行精准打击。常见的火箭弹有火箭筒、导弹等。
5. 迫击炮：迫击炮是一种间接火力武器，通常用于支援步兵进攻。常见的迫击炮有60mm、81mm、120mm等。
6. 导弹：导弹是一种远程精确打击武器，可以打击地面、海面和空中目标。常见的导弹有地对空导弹、地对地导弹、反舰导弹等。
7. 炸药：炸药是一种爆炸物，常用于破坏建筑、桥梁、道路等目标。常见的炸药有TNT、C4等。
8. 坦克：是一种装甲战斗车辆，具有强大的火力和防御能力。常见的坦克有M1A2、T-90等。
9. 飞机：是一种空中攻击平台，可以进行空中侦察和打击。常见的战斗机有F-22、苏-35等。
10. 舰艇：是一种海上攻击平台，可以进行舰载导弹和火炮打击。常见的舰艇有航母、驱逐舰、护卫舰等。

​ 总之，随着科技的发展，各种武器不断更新换代，不同类型的武器在不同的战争环境下都有着各自的作用。

​ 如今，世界的局势动荡不安，作为战争频发的时代，国家的国防建设十分重要。而各种先进的武器是保障。今天让我们来搭建一个具有重大杀伤力的加农炮。

【活动准备】

乐高积木9686套装

​ 本次所用零件：

【活动过程】

步骤图

加农炮通常由炮架和弹射装置组成，我们也按照这样的组成来制作加农炮。

1. 制作加农炮的炮架。
2. 制作弹射装置和触发装置 。
3. 完成后，就可以组合成加农炮了。

第一步

​ 搭建加农炮的炮架，一个坚固的炮架才能支撑起子弹发射产生后坐力。

​ 使用的材料有：1* 15白色的梁2个、黑色摩擦销10个、蓝色长销7个、1* 16蓝色镶嵌梁4个、1* 4蓝色底片4个、1* 2蓝色底片8个、2* 4蓝色底片4个、蓝色“L”型角梁2个、4轴2个、灰色轴套2个、黄色半轴套2个、4* 6蓝色角梁2个、43* 22轮胎2个、30.4* 20轮毂2个。

第二步

​ 搭建加农炮的弹射装置。

​ 使用的材料有：1* 7白色的梁1个、1* 2连接件2个、灰色轴套4个、5轴1个、蓝色长销1个、1* 12蓝色镶嵌梁2个、10轴1个、黄色半轴套4个、1* 3摇臂2个、3* 3橡胶圈2个、红色套栓2个、2* 4蓝色底片4个、屋顶积木4个、重积木1个、2* 6蓝色底片1个、24齿轮1个。

注意：弹力绳的镶嵌位置。

第三步

​ 最后搭建加农炮的触发机关，采用了棘轮棘爪结构。

​ 使用的材料有：1* 8蓝色镶嵌梁1个、1* 6蓝色镶嵌梁1个、红色套栓1个、5轴1个、8轴1个、轴轴连接件2个、带两个交叉孔的角块2个、2* 2橡胶圈1个、2轴1个。

注意：把握齿轮卡位的位置。

第四步

​ 组合起来，组合好后我们的加农炮就完成啦！

​ 使用的材料有：1* 5白色的梁2个、1* 4蓝色镶嵌梁1个、黑色摩擦销3个。

【问题思考】

一. 提出问题

• 1、炮架越长越好吗？

• 2、加农炮的触发装置关键是什么？

二. 问题回答

• 1、不一定，越长炮弹的轨迹越精准，但是摩擦力也越大，对炮弹动力的损耗越大。

• 2、关键是橡胶圈的弹力。

【科学知识】

能量守恒

​ 能量守恒：能量不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能最的总和保持不变。换句话说，能量既不能被创造也不能被摧毁，只能从一种形式转化为另一种形式。例如，当一个物体从高处落下时，它的重力势能转化为动能，落地时动能转化为热能和声能等。

棘轮棘爪结构

​ 棘轮棘爪是一种常用于机械传动中的结构，主要由两部分组成：棘轮和棘爪。棘轮是一个齿轮状的零件，上面有很多突起（也就是齿），而棘爪则是一些小刺或者钩子，通常配合在棘轮上，以达到防止逆向旋转的效果。

​ 棘轮棘爪结构的原理是利用棘轮的突起和棘爪的钩子之间的作用力，使它们始终保持接触状态，并可以单向旋转而不能逆向旋转。当需要逆向旋转时，棘爪通过弹性变形或者其他方式脱离棘轮，从而实现逆向旋转。

​ 棘轮棘爪具有以下几个特点：

1. 单向传动：棘轮棘爪结构能够实现单向传动，即只能让动力从一个方向传递到另一个方向，而不能反向传递。
2. 稳定性高：当棘轮和棘爪咬合时，结构非常稳定，不易产生松动和滑动。
3. 转速限制：棘轮棘爪结构的转速受到限制，因为当转速过高时，咬合部分会产生过多的摩擦，导致结构热损失过大，甚至出现卡死现象。

​ 棘轮棘爪结构广泛应用于各种机械装置中，例如汽车变速箱中的倒档齿轮就是采用了棘轮棘爪结构。此外，棘轮棘爪结构还可以用手表发条、自行车后轮、汽车传动系统等。它的优点是简单耐用，能够有效地防止逆向旋转，提高了机械传动的可靠性和稳定性。

【举一反三】

• 1、如何将加农炮手动开关改为电动开关？

• 2、如何让加农炮可以连续发射？

【结束】