浙江省上虞中学高一(2)班物理研究性学习组课题研究成果...

浙江省上虞中学高一（2）班物理研究性学习组

课题研究成果报告

随着时代的发展和社会的进步，学生的动手能力和实践操作能力越来越重要。结合我国目前的国情，航天科技迅速发展“神五”、“神六”、“嫦娥一号”相继发射成功，为更好了解导弹,运载火箭的发射升空,回收的过程,体验导弹的飞行与飞机的飞行原理及不同点，了解航天科技，热爱航天科技,我们物理研究性学习小组在查找资料之后动手制作水火箭。

根据查找的资料：“水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭。是利用废弃的饮料瓶制作成动力舱、箭体、箭头、尾翼、降落伞。灌入一定数量的水，利用打气筒充入空气到达一定的压力后发射。是利用水和空气的质量之比（水的质量是空气的816倍），压力空气把水从火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，在反作用下，水火箭快速上升，加速度、惯性滑翔在空中飞行，像导弹一样有一个飞行轨迹，最后达到一定高度,在空中打开降落伞徐徐降落的火箭模型。”我们于2009年3月开始动手进行探究性学习。 在制作完实验器材后，我们进行了第一次试验，试验结果并不理想。在组长曹隽羽的主持下，召开了一个研讨会，内容是“制约‘水火箭’发射高度的因素有哪些。”郑华同学说：“‘水火箭’发射高度与‘水火箭’自身的质量有关。”金炯民：与瓶内的气压有关。郦雪琪：与瓶中灌水的质量有关。钟思远：与“水火箭”的外部形状有关。罗斌：与瓶口的橡皮塞和金属气门的质量有关。

上述同学在提出自己的假设之后，都对假设的“因素”进行了推理和验证，提出了自己的理论依据。

下面仅举一位同学的假设与求证。

假设：“水火箭”发射的高度与“水火箭”的质量有关。

求证：设“水火箭”自身的质量为m1，发射速度为v1。所谓“水火箭”的发射速度是

指水、塞和气门喷出时“火箭”向上的即时速度。被高压气体向下喷出的水、橡皮塞和金属气门总质量为m2，喷射物向下喷射的速度为v2。由动量守恒定律有：

m1v1+m2（-v2）=0

∴v1=m2v2/m1

说明：v1与m2、m1、v2有关。

如果m2、v2保持不变，则“水火箭”发射时的速度与自身的质量成反比，即：m1越小，v1越大，v1越大，发射越高。

故“水火箭”的发射高度与“水火箭”的质量有关，即m1越小，发射越高。

组长曹隽羽说：“我推出‘水火箭’发射速度公式v1=m2v2/m1，应该是正确的。我们来做

一个实验证明‘水火箭’质量m1越小，发射速度v1越大，发射越高。”金炯民：在研究一个

变量与几个变量的函数关系时，我们可以选用两个形状、大小完全相同，里面灌水的质量、橡皮塞和气门的总质量m1相同的“水火箭”，将其中一火箭瓶颈上绑上一块环形铁块，使

两个“火箭”的质量不同，进行发射对比实验。郦雪琪：你的假设实验只控制了一个变量m2不变，还有水、塞子和气门向下喷出的速度v2如何控制，使它们相同呢?戚佳斌：我想出

了一个办法，让两个瓶口的塞子塞得松紧程度一样，打气后，高压气体冲开瓶塞时的压强就会一样大，产生向下的推力也一样大，喷出水和橡皮塞的速度v2就会一样了。大家异口同

声说：“对，对，两个变量控制问题解决了。”

然后通过实验证明：通过对比发射，“水火箭”发射的高度与“水火箭”自身的质量有关，即质量越小，发射的高度越高。