一、
火箭点火后向下喷射高温高压气体,喷火的箭称火箭。目前,在模型商店能买到的是用炎药点火燃烧产生反冲的“火箭”,效果当然好,但每发射一次需要400元左右的经费,这对于中学生来讲只能望而生畏。
现在介绍一种并不喷火,而是在高压空气作用下喷火的箭,叫“水火箭”。找个大号可乐瓶,将它装饰成火箭的形状。瓶内注入一部分水,在瓶口塞上一个装有自行车内胎气门嘴芯的橡皮塞,瓶内水和气迅速喷出,推动瓶体冲向空中。
这项制作、发射活动,近年来在日本的青少年中普通开展。1993年在我国桂林召开的冲外物理教师学术交流会上,由日本的“山猫”学会介绍到我国,这项活动有以下几个特点:
1、 材料易得,废物利用;
2、 制作简单,发射简便,任何中学生均可操作;
3、 趣味性强,一般可发射十米高;
4、 安全性好,喷水不喷火;
5、 具有一定的创造性;
二、
1、 使学生初步了解火箭发射的有关科学知识,懂得航天火箭的原理,了解国内外火箭发射的历史;
2、 通过水火箭制作与发射活动,让学生体验整个过程,逐步提高动手能力;
3、 为了提高火箭发射高度,让学生学会分析改进实验方法,及提高实验效果的科学工作方法,逐步提高学生的创造能力;
4、 逐步培养学生的合作精神,探究意识及认真细致、敢于创新、一丝不苟的科学态度。
三、
1、 场地:
制作火箭——教室或实验室;
发射场——操场或宽阔地。
2、 器材:
①可乐瓶(腰部勿弯曲)
②透明胶带
③即时贴单面纸
④剪刀
⑤模型专用锯(或钢锯条代)
⑥带气门嘴、芯的橡皮塞
⑦实验室用铁架台及铁环
⑧打气筒(高压气筒最适宜)
⑨自来水及水桶
3、 学生课前探究安排:
①
②
4、 教师准备:
①
②
四、
五、
1、 组织教学,导出活动课题。
2、 组内讨论,反馈收集到的信息、资料,由组长负责整理汇报。
①
②
③
3、教师出示范作,并作简要讲解,有的问题可与学生共同讨论得出解决方案。
①
②
③
④
4、原理分析研究及讨论。
以压缩空气为动力,箭体向下喷出气和水,由于它们的反冲作用使之迅速升空。整个过程是一个用压缩空气达到储存能力,而后瞬间释放,推动箭体向上运动的过程。水作为火箭发射时的喷射物质,它的喷射速度与物质的多少是关键。
气压式水火箭在飞行中受到重力和空气阻力的作用暂时忽略不计。用动量守恒定律分析,推导得出火箭在某一时刻的速度V,有下列关系式:式中:v为某时刻喷出的水相对于箭体的速度;M水为注入瓶中水的质量;M瓶为瓶体的质量。
从上式可看出水火箭的速度与水喷出的相对速度V成正比;还与瓶体的质量M瓶和注入水的质量M水有关。要使水火箭上升得高,必须增大它的速度。加法有二:
1、增大瓶内压缩空气的压强,从而达到水喷出的速度V增大,具体方法是塞紧瓶塞,多充气增大瓶内压强,或者利用控制装置使之发射前卡紧瓶口与瓶塞,瓶内气压增加时,瓶塞不自行脱落,可充入更多的空气以增加瓶内大气压值。
2、增大注水量。M水增大,喷出的物质增多,但是注水量增大后,会使空气在瓶内占有的空间减小,使压缩空气减少,因而影响气压式火箭的速度,所以注水量不能过多,有一个最佳量,可通过实验在注水量1/3至1/2之间得出最佳量。
5、动力实践制作与发射。
学生分小组合作制作。做火箭头的、做火箭尾翼的,其它装饰的等。教师巡视指导,发射时教师可适当帮助。由同学自己记录火箭留空时间,估计高度及气压、注水量影响情况。
6、评价与交流,先组内再全班。
①
②
③
7、活动延伸。探究新型的控制装置。
8、活动后记。
附:控制装置参考方案:
用直径或用剪刀剪断即可。发射时,发令员最好能明确、果断、响亮地发布“5、4、3、2、1”的口令,一方面指示发射员集中注意力操作,另一方面更主要是提示观众注意安全。
,《水火箭的制作与发射》教学设计