水火箭實(shí)驗(yàn)結(jié)題報(bào)告.2doc2

1、課題名稱(chēng)：水火箭研制調(diào)查報(bào)告指導(dǎo)老師:小組成員名單：研究日期：2012.11 2012.12“水火箭”研制 結(jié) 題報(bào)告一、實(shí)驗(yàn)背景火箭是利用燃料的燃燒向后發(fā)出強(qiáng)烈的反沖力產(chǎn)生的巨大的反作用而升空的。 “水火箭”，顧名思義，就是利用空氣與水的反作用發(fā)射升空。 本實(shí)驗(yàn)通過(guò)理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，探究影響水火箭的飛行高度的因素；通過(guò)設(shè)計(jì)制作“水火箭”，改變教學(xué)方式，加強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)腦動(dòng)手能力，提高教育教學(xué)質(zhì)量。培養(yǎng)從實(shí)際問(wèn)題中產(chǎn)生探究課題，并開(kāi)展深入的實(shí)驗(yàn)探究的意識(shí)和能力。二、實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹谱鳌八鸺保⑻骄坑绊憽八鸺钡陌l(fā)射高度的因素。三、實(shí)驗(yàn)原理利用水的反沖使“水火箭”飛行。四、實(shí)驗(yàn)器材兩只相同的塑料瓶

2、、膠帶紙、美工刀、剪刀、自行車(chē)輪胎氣芯、刻度尺、木塞子、硬紙板、實(shí)驗(yàn)用具鐵架臺(tái)等五、實(shí)驗(yàn)步驟（一）. 制作水火箭1、取第一個(gè)瓶子，稱(chēng)之為A瓶。在瓶子上下1-1 、 2-2 的位置各畫(huà)一條線(xiàn)，兩條線(xiàn)位置的決定方法如下。1-1 ：選瓶上弧線(xiàn)曲度與火箭泡棉頭曲度相近處。2-2：選瓶子下方曲線(xiàn)轉(zhuǎn)直點(diǎn)的下方約0.5cm處。2、 自 1-1 線(xiàn)上方、 2-2 線(xiàn)下方約0.5cm 處用美工刀（或剪刀）切 （剪）開(kāi)。3、用剪刀慢慢修剪至劃線(xiàn)處，盡量使其平整，以便與B 瓶銜接時(shí)可以較為密合。4、將火箭泡棉頭放置于A瓶上方，由正上方看泡棉頭是否對(duì)準(zhǔn)保特瓶之正中央位置。若已放正，則使用電工膠布纏繞于相接處，加以固定

3、。5、取另一個(gè)瓶子稱(chēng)之為B 瓶，將瓶蓋卸下，然后將噴嘴（氣嘴）由保特瓶開(kāi)口處旋緊。6、將A、 B 瓶相連接。然后至于平坦之桌面或地上滾動(dòng)，看看是否連接平整，滾動(dòng)是否平順。若是，則以電工膠布加以固定。7、取第三個(gè)瓶子，稱(chēng)為C瓶。在瓶子3-3 、 4-4 之位置各畫(huà)一條線(xiàn)。3-3：選瓶子上方曲線(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的下方約0.5cm。4-4：選瓶子下方曲線(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的下方約0.5cm。8、自3-3 線(xiàn)上方、 4-4 線(xiàn)下方約0.5cm 處用美工刀（剪刀）切（剪）開(kāi)。C瓶完成圖將厚紙板對(duì)折，然后用鉛筆畫(huà)出兩個(gè)梯形。然后用剪刀沿線(xiàn)剪開(kāi)。注：尾翼之尺寸、形狀，可以做不同的變化，以測(cè)試其對(duì)飛行有何影響。同樣以投影片做出與厚

4、紙板規(guī)格相同之梯形。將制作好之投影片包覆于厚紙板梯形之外側(cè)，可以先使用雙面膠帶將投影片及厚紙板接合在一起，然後使用電工膠布將其三邊貼過(guò)。用雙面膠帶貼于褶起部分之底部。此步驟為了將做好之四個(gè)尾翼年貼于 C瓶。13、四個(gè)尾翼完成圖。1717、保特瓶水火箭完成圖。14、將四片尾翼年貼于C瓶上，需確定為十字對(duì)稱(chēng)，如此才能平衡。15、 先以電工膠布黏貼于尾翼兩側(cè)，黏貼時(shí)須注意電工膠布的長(zhǎng)度須夠長(zhǎng)，上方需比尾翼高約一個(gè)膠帶的高度，下方反折入C瓶?jī)?nèi)，以增加牢固程度。再以電工膠布纏繞于尾翼上方約兩圈。16、將C瓶與 B瓶用電工膠布做連接。注：同樣須注意保持水火箭箭身的筆直以確保飛行方向的準(zhǔn)確。注：步驟5 中的

5、噴嘴制作方法：1：將自行車(chē)氣嘴直接安在一個(gè)橡皮塞子上，這樣的橡皮塞與飲料瓶接觸更加緊密，效果也更好。打氣時(shí)瓶子內(nèi)氣壓過(guò)大會(huì)自行脫離塞子，飛向高空。此外，用小的瓶子制作另一個(gè)小的水火箭，做對(duì)比用。. 發(fā)射水火箭，并記錄飛行高度選取有一定高度的大樓附近，發(fā)射水火箭。在火箭裝水的體內(nèi)標(biāo)記刻度，以此來(lái)記錄水量。盡量在無(wú)風(fēng)的情況下，分別向水火箭中注入水火箭容量的0,1/4 、1/3 、 1/2 、 2/3 、 3/4 。將火箭裝在發(fā)射鐵架臺(tái)上，然后將氣筒和氣嘴接好，在保證絕對(duì)安全的情況下發(fā)射。確定使火箭發(fā)射最高的水量，并在這種水量下，做大火箭與小火箭的對(duì)比試驗(yàn)（由于并不是確定的容積，而是水在火箭總?cè)莘e中

6、的比例，所以不存在水量差異的影響）。所測(cè)數(shù)據(jù)記入下面的表格：目測(cè)發(fā)射角度對(duì)發(fā)射高度的影響表一：水火箭（大）在不同水量下的飛行高度統(tǒng)計(jì)（垂直發(fā)射）水火箭裝水比例1/41/31/22/33/4飛行高度估測(cè)（m）9.07.82.01.21.0表二：大小火箭在相同比例水容量下的飛行高度對(duì)比（垂直發(fā)射）水火箭的裝水比例0（ 無(wú)水）1/41/31/22/33/4大火箭飛 行高度估 測(cè)（m）0.89.07.82.01.21.0小火箭飛 行高度估 測(cè)（m）0.54.03.02.51.80.5根據(jù)表格，我們制作了折線(xiàn)圖，比較了大小水火箭之間的差距以及各自裝水量不同之間的差距。如圖一. 實(shí)驗(yàn)結(jié)論：裝水量對(duì)水火箭的

7、發(fā)射高度有較大的影響。水太多， 水火箭所受的重力過(guò)大，使飛行高度很低；水太少，水火箭獲得的反沖力太小，也飛行不高。根據(jù)表格和圖表，我們發(fā)現(xiàn)發(fā)射高度和裝水量存在一定的規(guī)律。在極大值之前，裝水比例越大，發(fā)射越高，在極大值之后，裝水比例越大，發(fā)射越低。在裝大概1/4 水時(shí)，水火箭發(fā)射高度是極大值， 而大小水火箭在同比例裝水量的情況下，大的水火箭飛行的高度明顯比小的水火箭飛行高度高。影響水火箭發(fā)射高度的另一個(gè)重要因素就是噴嘴的氣密性程度，噴嘴漏水與否直接影響到發(fā)射的高度。噴嘴的制作的要求較高，噴嘴制作質(zhì)量的好壞直接決定了發(fā)射的成功與否。本實(shí)驗(yàn)中，我們?yōu)榱嗽黾訃娮斓木o密程度，在噴嘴的半周裹上粗糙的紙巾。

8、我們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)細(xì)心發(fā)現(xiàn)打氣的速度快慢對(duì)飛行高度也有影響，打氣短促快速，火箭艙體的氣泡升的快，艙內(nèi)壓強(qiáng)增加的快，反沖力在活塞沒(méi)有移動(dòng)之前迅速提升，由此， 火箭飛行高度比緩慢的打氣的時(shí)候飛的高。水火箭的射程與發(fā)射仰角的關(guān)系。固定水火箭1/4 的水量， 分別使用發(fā)射仰角35、45、55、65、75，比較發(fā)射仰角對(duì)水火箭發(fā)射距離的影響。水火箭的斜發(fā)與斜拋有關(guān)，所以由理論可得發(fā)射仰角為45時(shí)，飛行距離最長(zhǎng)。但由發(fā)射的結(jié)果得知：在發(fā)射仰角45到55之間（約為52）時(shí)，可以達(dá)到最大的射程。分析原因：當(dāng)發(fā)射仰角太小時(shí)，水火箭向上的分力不大，使爬升高度不大，且由于水火箭的重量受地球引力的牽引，使其容易落下，造成射

9、程縮短。而當(dāng)角度太大時(shí)，其向上分力雖大，但向前分力太小，以至于射程太短，行成“射得高，但射不遠(yuǎn)”的情形。所以在水火箭的發(fā)射角度方面，須考慮向上分力及向前分力適中、各種外界因素的影響以及發(fā)射仰角。六、問(wèn)題與討論：水火箭在制作過(guò)程中有無(wú)困難？答：水火箭制作程序比較簡(jiǎn)單，但需要我們的細(xì)心，比如機(jī)翼的制作，要求四個(gè)機(jī)翼完全對(duì)稱(chēng)，并且在貼到機(jī)身上時(shí)需要固定好，否則在裝水，發(fā)射等碰撞摩擦的時(shí)候極易掉落。我們的小火箭在發(fā)生時(shí)候就是發(fā)生了這樣的情況。活塞的制作：我們選用了木塞，需要在木塞的中間鉆一個(gè)與氣嘴大小合適的孔，同時(shí)要求孔和氣嘴的緊密程度高，否則在打氣的時(shí)候會(huì)漏氣，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。在測(cè)量水火箭發(fā)射高度時(shí)是

10、否精確？是否有更好的測(cè)量法？答：不精確。我們選在理工南樓和北樓之間，就是讓教學(xué)樓成為參照物，大概目測(cè)發(fā)射高度。發(fā)射的絕對(duì)高度肯定存在偏頗。但發(fā)射的相對(duì)高度容易目測(cè)。比如1/4 裝水量的時(shí)候肯定比1/3 時(shí)候高。細(xì)線(xiàn)測(cè)量法：趙燕華同學(xué)提出在水火箭的發(fā)射頭系上細(xì)線(xiàn)，這樣就可以比較精確的測(cè)出飛行發(fā)射高度，但是考慮到在發(fā)射次數(shù)很多的情況下，每次用米尺測(cè)量線(xiàn)的長(zhǎng)度，可能耗時(shí)耗力比較多。影子測(cè)量法：張一鳴同學(xué)提出用等比三角形，利用發(fā)射的影子和參照物的實(shí)物和影子的高度，可以計(jì)算出發(fā)射高度，但我們一致覺(jué)得此方案不妥，因?yàn)槲覀儾荒鼙ＷC水火箭發(fā)射的時(shí)候完全沒(méi)有偏離垂直方向。而我們發(fā)射的時(shí)候風(fēng)的確很明顯使水火箭偏離

11、垂直方向。所以我們選擇了有樓房作為參照物的情況下，進(jìn)行目測(cè)，小組成員對(duì)目測(cè)結(jié)果進(jìn)行討論，取最合適值。. 在沒(méi)有水的情況下，水火箭可以正常發(fā)射嗎？答：在沒(méi)有水的情況下，水火箭飛行很低。因?yàn)樗鸺谙蛏巷w的過(guò)程中，迅速向下噴水，水反過(guò)來(lái)給火箭一個(gè)向上的推力，所以沒(méi)有水的時(shí)候，水火箭僅僅靠氣體膨脹的一點(diǎn)沖力，是無(wú)法正常的發(fā)射。大小水火箭的情況一樣。水火箭整發(fā)射過(guò)程中有無(wú)危險(xiǎn)？該怎么樣避免？ 答：我們制作的是小型水火箭，重量比較輕。在落下的時(shí)候?qū)θ说膫αΣ淮?。但是我們考慮到安全問(wèn)題還是選擇了一個(gè)比較空曠的地方。 我們選在理工南樓和北樓之間的空地。同時(shí)打氣筒的同學(xué)需要非常謹(jǐn)慎，盡量保持與發(fā)射架的距離，

12、因?yàn)樗鸺龂姲l(fā)的一瞬間，沖力大，響聲大，同時(shí)被噴下來(lái)的水極易撒到打氣的同學(xué)身上。所以打完氣聽(tīng)到響聲以后，要求同學(xué)快速遠(yuǎn)離發(fā)射架。在傾斜發(fā)射的時(shí)候，水火箭飛行比較遠(yuǎn)，容易沖到行人，所以選擇發(fā)射場(chǎng)地需要考慮。怎樣提高水火箭發(fā)射時(shí)的穩(wěn)定性？答：水火箭在上升過(guò)程中，并不是豎直向上升的，經(jīng)常橫著或側(cè)著瓶身上升。這就要求我們必須提高它的穩(wěn)定性，使它豎直上升。提高它的穩(wěn)定性，就得考慮大氣阻力的作用。首先，水火箭頂部應(yīng)為尖的，以便于減小空氣阻力；其次瓶體形狀應(yīng)接近流線(xiàn)型，這樣便于氣流的通過(guò)；要使它豎直上升，還要在放置的時(shí)候使它豎直，我們就取了一個(gè)三角架，把水火箭支住（不是緊套）使它能豎直地立著。猜想其他因素對(duì)

13、發(fā)射高度的影響。答：組員們都說(shuō)出了他們的想法。比如人為因素：比如，擰活塞時(shí)要讓一個(gè)人擰，保持力度即緊密程度大概一致。打氣也要同一個(gè)人打，保證其打氣速度大約一致。存放兩個(gè)水火箭的時(shí)候，注意保護(hù)好其機(jī)翼和機(jī)身，不要壓碰。裝水的時(shí)候，不能想當(dāng)然。要用刻度尺對(duì)其機(jī)身長(zhǎng)度進(jìn)行測(cè)量，在裝水的時(shí)候要嚴(yán)格按照比例進(jìn)行。但是因?yàn)槠靠谔幱谄可淼膶挾炔灰粯樱潭确ù嬖谡`差。客觀因素風(fēng)力： 風(fēng)增大了水火箭的飛行阻力，且容易讓水火箭飛行時(shí)偏離豎直軌道，影響水火箭發(fā)射高度。水火箭本身的質(zhì)量和機(jī)形?；钊馁|(zhì)量。7我們?cè)诰W(wǎng)上搜的如下資料（斜體字）： 根據(jù)動(dòng)量守恒：m1v1+m2（ -v2） =0 v1=m2v2/m1說(shuō)明： v1 與 m2、 m1、 v2有關(guān)。如果m2、 v2 保持不變，則“水火箭”發(fā)射時(shí)的速度與自身的質(zhì)量成反比，即：m1越小，v