綜合實(shí)踐水火箭的制作與發(fā)射11.doc

綜合實(shí)踐水火箭的制作與發(fā)射 谷城三中許金峰一、 活動(dòng)簡(jiǎn)介：火箭點(diǎn)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(diǎn)火燃燒產(chǎn)生反沖的“火箭”，效果當(dāng)然好，但每發(fā)射一次需要400元左右的經(jīng)費(fèi)，這對(duì)于中學(xué)生來(lái)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(gè)大號(hào)可樂瓶，將它裝飾成火箭的形狀。瓶?jī)?nèi)注入一部分水，在瓶口塞上一個(gè)裝有自行車內(nèi)胎氣門嘴芯的橡皮塞，瓶?jī)?nèi)水和氣迅速噴出，推動(dòng)瓶體沖向空中。這項(xiàng)制作、發(fā)射活動(dòng)，近年來(lái)在日本的青少年中普通開展。這項(xiàng)活動(dòng)有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、 材料易得，廢物利用；2、 制作簡(jiǎn)單，發(fā)射簡(jiǎn)便，任何中學(xué)生均可操作；3、 趣味性強(qiáng)，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(dòng)目標(biāo)：1、 使學(xué)生初步了解火箭發(fā)射的有關(guān)科學(xué)知識(shí)，懂得航天火箭的原理，了解國(guó)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(dòng)，讓學(xué)生體驗(yàn)整個(gè)過程，逐步提高動(dòng)手能力，并為學(xué)好動(dòng)量守恒作好準(zhǔn)備；3、 為了提高火箭發(fā)射高度，讓學(xué)生學(xué)會(huì)分析改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法，及提高實(shí)驗(yàn)效果的科學(xué)工作方法，逐步提高學(xué)生的創(chuàng)造能力；4、 逐步培養(yǎng)學(xué)生的合作精神，探究意識(shí)及認(rèn)真細(xì)致、敢于創(chuàng)新、一絲不茍的科學(xué)態(tài)度。三、 活動(dòng)準(zhǔn)備：1、 場(chǎng)地：制作火箭教室或?qū)嶒?yàn)室；發(fā)射場(chǎng)操場(chǎng)或?qū)掗煹亍?、 器材：可樂瓶（腰部勿彎曲） 每組2個(gè)透明膠帶 每組1卷即時(shí)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(gè)實(shí)驗(yàn)室用鐵架臺(tái)及鐵環(huán) 全班1-2個(gè)打氣筒（高壓氣筒最適宜） 全班1-2個(gè)自來(lái)水及水桶 全班1-2個(gè)3、 學(xué)生課前探究安排： 分好小組，選好組長(zhǎng)，分組了解有關(guān)國(guó)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(zhǎng)負(fù)責(zé)整理匯報(bào)本小組收集到的資料。 讓一兩個(gè)小組去嘗試制作、發(fā)射一下，記錄大致的體會(huì)，并把嘗試制作與發(fā)射中所遇到的問題帶進(jìn)課堂，嘗試制作的模型也帶進(jìn)課堂。4、 教師準(zhǔn)備： 一個(gè)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(hào)白橡塞就從大頭切去5MM），用鉆孔器化學(xué)（實(shí)驗(yàn)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(shí)安排：1課時(shí)。五、 活動(dòng)過程：1、 組織教學(xué)，導(dǎo)出活動(dòng)課題。2、 組內(nèi)討論，反饋收集到的信息、資料，由組長(zhǎng)負(fù)責(zé)整理匯報(bào)。 國(guó)內(nèi)外有關(guān)火箭發(fā)展的歷史知識(shí)。 火箭發(fā)射的原理。 嘗試小組匯報(bào)制作發(fā)射水火箭的方法與體會(huì)，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(lái)，供大家探討。3、教師出示范作，并作簡(jiǎn)要講解，有的問題可與學(xué)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(diǎn)。教師作重點(diǎn)演示。 發(fā)射時(shí)橡皮塞塞得越緊，瓶?jī)?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?jī)?nèi)注水大約在1/3至1/2之間，可實(shí)驗(yàn)決定。瓶?jī)?nèi)的大氣壓大約在4-5個(gè)大氣壓。超過5個(gè)大氣壓瓶體容易破裂。 強(qiáng)調(diào)使用工具時(shí)，要保護(hù)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(dòng)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(gè)過程是一個(gè)用壓縮空氣達(dá)到儲(chǔ)存能力，而后瞬間釋放，推動(dòng)箭體向上運(yùn)動(dòng)的過程。水作為火箭發(fā)射時(shí)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(shí)忽略不計(jì)。用動(dòng)量守恒定律分析，推導(dǎo)得出火箭在某一時(shí)刻的速度V，有下列關(guān)系式：M瓶V=M水v式中：v為某時(shí)刻噴出的水相對(duì)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(duì)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?jī)?nèi)壓縮空氣的壓強(qiáng)，從而達(dá)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?jī)?nèi)壓強(qiáng)，或者利用控制裝置使之發(fā)射前卡緊瓶口與瓶塞，瓶?jī)?nèi)氣壓增加時(shí)，瓶塞不自行脫落，可充入更多的空氣以增加瓶?jī)?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(huì)使空氣在瓶?jī)?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(gè)最佳量，可通過實(shí)驗(yàn)在注水量1/3至1/2之間得出最佳量。5、動(dòng)力實(shí)踐制作與發(fā)射。學(xué)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(dǎo)，發(fā)射時(shí)教師可適當(dāng)幫助。由同學(xué)自己記錄火箭留空時(shí)間，估計(jì)高度及氣壓、注水量影響情況。6、評(píng)價(jià)與交流，先組內(nèi)再全班。 通過水火箭的制作與發(fā)射活動(dòng)，在科學(xué)原理和動(dòng)手能力方面有何心得、收獲？ 通過水火箭的多次發(fā)射實(shí)驗(yàn)研究，找出提高火箭高度的要素是什么？在實(shí)踐中如何擴(kuò)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(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)裝置：發(fā)射前卡緊