物理学在军事领域中的应用

弓箭，弩箭是利用物 理上的弹性器件储能作用 工作的；其中尤以远程兵 器最具有代表性，宋代的 三弓床弩的最远有效射程 高 达 1.5 公 里 ， 许 多 近 现 代武器也无法达到这一效 果。
三弓床弩
2.物理知识在古代军事防御上的应用
古代几乎每一座城池周围都挖 有护城河，护城河上装有吊桥， 它的结构原理如图所示。
到南宋末年，蒙古攻占襄 阳中，就首次使用半自动投射 的襄阳炮了。
这种抛石车在杠杆后端挂 有一块巨大的铁块或石块，平 时用铁钩钩住杠杆，放时只要 把铁钩扯开，重物下坠，就能 抛出石弹。由于人力需求较少， 此炮比旧式前辈威力大得多， 射程也更远，攻襄阳时，曾抛 射近90公斤的石弹，将地面砸 出2米多深的弹坑。
• 欧洲的配重式投石机能将近百公斤重的石块投掷出去，仅就 破坏力而言，就连一战时期各国的制式火炮亦难望其项背。
罂听
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火绳枪的结构是，枪上有一金属弯钩，弯钩的一端固定在枪 上，并可绕轴旋转，另一端夹持一燃烧的火绳，士兵发射时， 用手将金属弯钩往火门里推压，使火绳点燃黑火药，进而将 枪膛内装的弹丸发射出去。
(2)半自动步枪
19世纪末，步枪 自动装填的研究 即已开始。第一 次世界大战后， 先后出现了苏联 的西蒙诺夫、法 国的1918式、德 国的伯格曼等半 自动步枪。
铁器时代
“中华第一剑” ——玉柄铁剑
冷兵器时代
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物理学在军事领域中的应用
主讲人：李庆丽
目录
• 一、物理学在古代军事上的运用 • 二、物理学在近现代军事上的运用 • 三、物理学对于现代战争的意义 • 四、物理学在未来战场上的运用
人类数千年的军事史，从某种意义上来说就是一 部利用物理的力量进行作战和发明更优秀武器的历史。
一、物理学在古代军事上的运用
（1）非自动步枪
• 早期手动步枪与单发步枪没有区别，都是一次只能装 填一发子弹，射手将使用过的子弹弹壳退出枪机之后 才能够装填下一发。随后出现了能够一次装填多发子 弹的弹仓，射手只需要连续进行上膛与退膛动作就可 以持续射击，直到弹仓内的子弹使用完毕为止，这也 是目前手动步枪的主流形态。
15世纪初，欧洲开始出现最原始的步枪，即火绳枪。
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•更多的战争传说在历史的迷雾中 成为了一个谜，指南车，木牛流 马等等都已成为了传说。
二、物理学在近现代军事上的运用
• 随着科学技术的发展，战争的需要，冷兵器逐渐被近 现代武器所取代。当人类进入了火器时代之后，工业 的力量极大地改变了战争的模式，更多更新的物理学 理论被应用到了战争中，随着战场距离和打击范围的 加大，光学，弹道学，测量学等大行其道。
当弹头出膛后，部 分火药燃气通过导 气孔进入导气室， 推动导气活塞。
• 卡拉什尼科夫于1946年才研制出样枪。经过多次评审 试验，卡氏样枪击败了所有对手而被采纳，并于1947 年定型，1949年装备部队。
(4)狙击步枪
• 狙击手使用的装有光学瞄准镜的 步枪，用于对最重要的单个目标 实施精确射击，狙击步枪的结构 与普通步枪基本一致，区别在狙 击步枪多装有精确瞄准用的瞄准 镜；枪管经过特别加工，精度非 常高；射击时多以半自动方式或 手动单发射击。
半自动手枪的射击原理
子弹发射时为了获得更大的速度， 主要应用了力学中的动量守恒定律。
• 对于步枪、冲锋枪、狙击枪等构造大不一 样，而关于子弹发射爆破相关原理同半自 动手枪类似，只是火药含量，弹头形状等 有所差异。
（3）全自动步枪
• 至第二次世界大战后期，各国出现的自动装填步 枪性能更加优良；而中间型威力枪弹的出现，则 导致了射速Baidu Nhomakorabea高、枪身较短和质量较小的全自动 步枪的研制成功，这种步枪亦称为突击步枪，如 德国的stg44突击步枪、苏联的AK-47突击步枪等。
秦朝兵器
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1.物理学在兵器上的应用
在火药发明以前，军队里使用的兵器我们称它为冷 兵器，所以我们把这段历史时期称为“冷兵器时代”。
冷兵器
• 石器时代 • 青铜时代 • 铁器时代
石器时代
由生产工具演化而来
石钺
石镞
青铜时代
从出土的青铜兵器来看主要有戈、矛、戟、 钺、刀、剑、匕首等。
春
秋
越
时
王
期
勾
夫
践
差
剑
矛
• 我们可以把吊桥看成一个以O为 支点的杠杆。一个人通过定滑 轮用力将吊桥由图示位置缓慢 拉至竖直位置，这样既可以省 力又非常机动灵活。
3.物理知识在信息传递方面的应用
•在信息传递方面，我国可以说是最早 用光传递信息的国家。
• 据记载，早在2700多年前的西周，为 了防备敌人的侵扰，向诸侯发出警报， 发现敌情时，晚上在烽火台上烧起大 火，白天在烽火台上烧狼粪使它冒烟， 因此，烽火台是重要的报警设施。
在我国据记载，金军在灭亡北宋的汴京之战中，一 夜之间架设抛石车5000余座，以汴京长达50里的外墙， 每里还要分得 100座。金军为了搜集足够的石弹，将汴 京附近的石制品洗劫一空。攻城时，先将护城河填平， 而后万炮齐发，再辅以大量强弩，一举击溃守城部队的 部 署 ， 进 而 出 动 与 城 墙 等 高 、 可 容 纳 80 人 的 巨 型 攻 城 车—对楼展开登城战。量变到质变，大量抛石车的运用 促发了全新战术的诞生，其流星雨般猛烈的打击令戒备 森严的城防完全无法招架。
4.物理学在战场上的应用
古代的抛石车，投石机一类的攻城武器，都是利用 了杠杆原理，棘轮机构等；
• 我国宋代抛石车按组成杠杆的杆数划分轻重级别， 几杆就称为几‘梢’。重型的五梢和七梢，需要 150到 250人拉绳，抛射 4、50公斤的石弹，多用 于守城。中型抛石车有的装有四轮，可供野战使 用。而最轻型的只需 2人拉放，石弹仅0.25公斤 重，甚至可用泥弹代替，虽然简陋，但击中人也 会致残，击中要害也能致命。
（5）子弹
子弹底部的底火内有化学物质， 受到撞击后就能迅速燃烧，底火燃 烧后点燃弹壳内的发射药，发射药 燃烧变成气体体积集聚膨胀，这时 弹头和弹壳分离，弹头在高压的火 药燃气的作用下在枪管内加速喷射 出去，因为子弹出膛时速度很高。 这时弹头就具有了巨大的破坏力， 甚至能够射穿钢板。
子弹的构造上充分运用了 空气弹道原理和流体静力 学原理来尽可能地减小空 气阻力以达到高杀伤力的 要求。
瞄准镜
•光学瞄准镜的最主要功能是 使用光学透镜成像，将目标 影像和瞄准线重叠在同一个 聚焦平面上，即使眼睛稍有 偏移也不会影响瞄准点。通 常光学瞄准镜可以放大影像 倍数，也有不放大倍数的。
沙漠之鹰
• 以色列军方武器，以美 观的外形和大威力著称， 曾出现在一些枪战游戏 和影视作品里。
The Last Action Hero
• 1974年，考古人员在兵马俑坑中发现了一把完全不同
的青铜剑在。青令铜专时家代吃，惊铸的剑是的，关这键把是剑在的冶长炼度时竟向然铜超过了 91厘里硬米加，！入但可多容以少 易推折锡测断。，锡。当少秦年了剑，做秦剑的始太化皇软学佩；定带锡量的多分很了析可，显能剑示就：是这 种加它长的青铜铜锡剑配。比在让刺青客铜紧剑逼的奔硬跑度中和，韧要性拔结出合将得近恰一米的 长剑到，好确处实。不容易。
• 物理学的技术成果提升了军事装备的水平，而军事上 的实践则为物理学理论的完善提供了最直接的数据支 持。
1.开创近代战争的始祖 —— 步 枪
• 步枪的发展过程经过火绳枪、燧发枪、前装 枪、后装枪、线膛枪等几个阶段，以后又由 非自动改进发展成半自动和全自动枪等。
步枪之起源，最早的记载是中国南宋时期出现的竹管突 火枪，这是世界上最早的管形射击火器。 随后，又发明了金属管形射击武器——火铳，到明代又 有了更大的发展。
2.坦 克
坦克是一种靠履带移动的的装甲战斗车辆，它集火 力、装甲防护力和机动力于一身，在战斗中主要用 于突破敌方防线、消灭敌方步兵，歼灭敌坦克和其 他装甲战斗车辆。坦克在战场上，尤其是在第二次 世界大战中出尽了风头。在二战以后的多次战争中， 坦克同样也是陆战的主角，被称为“陆战之王”。
周幽王烽火戏诸侯
生用同信论是通•暴王褒《秀 发有国但笑使“就于点法一为的敢愤见王 城 烽 到 (来 下 煌但果起兵侯故城幽从这当信烽动时是在什倾姒 挽楼火犯救，带了而如， 东眉谁赏，” 是 起 状打了荒怒地出是此事了以伎被王真 赶时个当火的也非什么周城褒一，。，援鼓着烽，乌周他腐花清想他要。有烽听取唐不收西了“西隔烽为重西也来到历儿台描告常么人之命临便，乐爱火天朝妃长云一能换列，有败如人火为果才乐事敢兵周方一从不火周演戎被犯。戏史通绘戒重时，貌令近领但喧傍妃，有虽，得千叫取国唇个的月想戏此然知于儿言回灭的。久幽攻杀，，原。个故未信。了后要候都四的兵见天晚褒以个然指非斤娘娘志红爱君之出诸淡，亡是娘营，，一事王下死， 虽 却结来”的下诸赶灯。，姒为当 人 的 也不赏开非排常很金娘娘了齿妃》主容了 侯然周周 娘各只。个点 侯 到 火周登 西不情又了西无果，然各时 不能， ，格颜。削美子一一常美白名 “ ，周一 的一幽幽 而褒诸 好部起 看 城 辉幽上 戎况仅利 论拿通 不是戎援都周 ，点诸玉丽笑”笑：一残目 ， 倾个 办叫笑王，幽族王 干姒侯 气，， 。 。。 ，)。