綜合實踐水火箭的制作與發(fā)射11.doc

綜合實踐水火箭的制作與發(fā)射 谷城三中許金峰一、 活動簡介：火箭點火后向下噴射高溫高壓氣體，噴火的箭稱火箭。目前，在模型商店能買到的是用炎藥點火燃燒產(chǎn)生反沖的“火箭”，效果當然好，但每發(fā)射一次需要400元左右的經(jīng)費，這對于中學生來講只能望而生畏。現(xiàn)在介紹一種并不噴火，而是在高壓空氣作用下噴火的箭，叫“水火箭”。找個大號可樂瓶，將它裝飾成火箭的形狀。瓶內(nèi)注入一部分水，在瓶口塞上一個裝有自行車內(nèi)胎氣門嘴芯的橡皮塞，瓶內(nèi)水和氣迅速噴出，推動瓶體沖向空中。這項制作、發(fā)射活動，近年來在日本的青少年中普通開展。這項活動有以下幾個特點：1、 材料易得，廢物利用；2、 制作簡單，發(fā)射簡便，任何中學生均可操作；3、 趣味性強，一般可發(fā)射十多米高；4、 安全性好，噴水不噴火；5、 具有一定的創(chuàng)造性；二、 活動目標：1、 使學生初步了解火箭發(fā)射的有關(guān)科學知識，懂得航天火箭的原理，了解國內(nèi)外火箭發(fā)射的歷史；2、 通過水火箭制作與發(fā)射活動，讓學生體驗整個過程，逐步提高動手能力，并為學好動量守恒作好準備；3、 為了提高火箭發(fā)射高度，讓學生學會分析改進實驗方法，及提高實驗效果的科學工作方法，逐步提高學生的創(chuàng)造能力；4、 逐步培養(yǎng)學生的合作精神，探究意識及認真細致、敢于創(chuàng)新、一絲不茍的科學態(tài)度。三、 活動準備：1、 場地：制作火箭教室或?qū)嶒炇?；發(fā)射場操場或?qū)掗煹亍?、 器材：可樂瓶（腰部勿彎曲） 每組2個透明膠帶 每組1卷即時貼單面紙 每組若干剪刀 每組1組模型專用鋸（或鋼鋸條代） 每組1把帶氣門嘴、芯的橡皮塞 全班1-2個實驗室用鐵架臺及鐵環(huán) 全班1-2個打氣筒（高壓氣筒最適宜） 全班1-2個自來水及水桶 全班1-2個3、 學生課前探究安排： 分好小組，選好組長，分組了解有關(guān)國內(nèi)外火箭發(fā)射的歷史資料，了解火箭發(fā)射的原理（也可以是網(wǎng)上查找，也可以是去圖書室查閱有圖片更好），由組長負責整理匯報本小組收集到的資料。 讓一兩個小組去嘗試制作、發(fā)射一下，記錄大致的體會，并把嘗試制作與發(fā)射中所遇到的問題帶進課堂，嘗試制作的模型也帶進課堂。4、 教師準備： 一個完整的水火箭范作。 帶氣門嘴、芯的橡皮塞，課前由教師制作。方法是：找3白橡皮塞將下頭切去5MM，（如用4號白橡塞就從大頭切去5MM），用鉆孔器化學（實驗室用）按自行車門嘴的筒管的直徑大小，鉆一孔，把氣門嘴固定在橡皮塞上。四、 課時安排：1課時。五、 活動過程：1、 組織教學，導出活動課題。2、 組內(nèi)討論，反饋收集到的信息、資料，由組長負責整理匯報。 國內(nèi)外有關(guān)火箭發(fā)展的歷史知識。 火箭發(fā)射的原理。 嘗試小組匯報制作發(fā)射水火箭的方法與體會，回答火箭發(fā)射高度與哪些因素有關(guān)？并把遇到的困難和疑惑提出來，供大家探討。3、教師出示范作，并作簡要講解，有的問題可與學生共同討論得出解決方案。 火箭頭是圓錐體，在制作過程中是難點。教師作重點演示。 發(fā)射時橡皮塞塞得越緊，瓶內(nèi)充的氣體越多，發(fā)射越高。因此要用力將皮塞塞緊，還可用銼刀把橡皮塞銼成近似圓柱體可使塞與瓶口接觸面大，塞得緊。 瓶內(nèi)注水大約在1/3至1/2之間，可實驗決定。瓶內(nèi)的大氣壓大約在4-5個大氣壓。超過5個大氣壓瓶體容易破裂。 強調(diào)使用工具時，要保護好桌面及環(huán)境，并注意安全。4、原理分析研究及討論。以壓縮空氣為動力，箭體向下噴出氣和水，由于它們的反沖作用使之迅速升空。整個過程是一個用壓縮空氣達到儲存能力，而后瞬間釋放，推動箭體向上運動的過程。水作為火箭發(fā)射時的噴射物質(zhì)，它的噴射速度與物質(zhì)的多少是關(guān)鍵。氣壓式水火箭在飛行中受到重力和空氣阻力的作用暫時忽略不計。用動量守恒定律分析，推導得出火箭在某一時刻的速度V，有下列關(guān)系式：M瓶V=M水v式中：v為某時刻噴出的水相對于箭體的速度；M水為注入瓶中水的質(zhì)量；M瓶為瓶體的質(zhì)量。從上式可看出水火箭的速度與水噴出的相對速度V成正比；還與瓶體的質(zhì)量M瓶和注入水的質(zhì)量M水有關(guān)。要使水火箭上升得高，必須增大它的速度。增大方法有二：1、 增大瓶內(nèi)壓縮空氣的壓強，從而達到水噴出的速度V增大，具體方法是塞緊瓶塞，多充氣增大瓶內(nèi)壓強，或者利用控制裝置使之發(fā)射前卡緊瓶口與瓶塞，瓶內(nèi)氣壓增加時，瓶塞不自行脫落，可充入更多的空氣以增加瓶內(nèi)大氣壓值。2、 增大注水量。M水增大，噴出的物質(zhì)增多，但是注水量增大后，會使空氣在瓶內(nèi)占有的空間減小，使壓縮空氣減少，因而影響氣壓式火箭的速度，所以注水量不能過多，有一個最佳量，可通過實驗在注水量1/3至1/2之間得出最佳量。5、動力實踐制作與發(fā)射。學生分小組合作制作。做火箭頭的、做火箭尾翼的，其它裝飾的等。教師巡視指導，發(fā)射時教師可適當幫助。由同學自己記錄火箭留空時間，估計高度及氣壓、注水量影響情況。6、評價與交流，先組內(nèi)再全班。 通過水火箭的制作與發(fā)射活動，在科學原理和動手能力方面有何心得、收獲？ 通過水火箭的多次發(fā)射實驗研究，找出提高火箭高度的要素是什么？在實踐中如何擴大有利方面，克服不利因素，你有何新的發(fā)現(xiàn)？ 在發(fā)射過程中，發(fā)現(xiàn)瓶塞塞得越緊，發(fā)射得越高，啟發(fā)學生設(shè)計一個裝置：發(fā)射前卡緊