研究性学习组课题研究成果报告

1、水南中学高一（8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”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

2、空中打开降落伞徐徐降落的火箭模型。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。”X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

3、，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2，喷射物向下喷射的速度为v。由动量守恒定律有：v+m2（-v）=0v1=mv/m1说明：v1与、v2有关。如果、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：1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1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/m，应该是正确的。我们来做一个实验证明水火箭质量1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

4、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1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2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

5、高。同理经过反复的理论推导和实验验证得出以下结论:1.水火箭的竖直升高高度与瓶内水位的关系：通过实验得出，当水量为14时，水火箭飞地最高由实验结果看出：气压与射程成正比这是因为气压越大，喷水的力量越大，水火箭的冲量越大，水火箭做反冲运动而在发射水量为1000ml以上时，水火箭中的水未喷完，由于气压减小就停止了加速，增加水火箭的重量，使水火箭受重力影响而提前坠落了质量越大，所需提供的动量就越大，当质量一定时，速度越大动量越大而提高速度的方法是提高单位时间内的喷水量所以，只有当水火箭内的气压与水量适当时，才能飞地更远更高2.怎样提高水火箭的稳定性水火箭在上升过程中，并不是竖直向上升的，经常横着或侧

6、着瓶身上升这就要求我们必须提高它的稳定性，使它竖直上升提高它的稳定性，就得考虑大气阻力的作用首先，水火箭顶部应为尖的，以便于减小空气阻力；其次瓶体形状应接近流线型，这样便于气流的通过；要使它竖直上升，还要在放置的时候使它竖直，我们就取了一个三角架，把水火箭支住（不是紧套）使它能竖直地立着3.发射轨道对射程的影响实验结果显示：有轨及无轨发射器在同一冲量所造成的射程都差不多，可见有无轨道都不影响射程但在冲量越小时，无轨发射器发射的水火箭容易常常偏离预定方向；而有轨发射器因为有两个支点，使水柱喷射时不易产生其他方向的分力，因此水火箭能精确的直线前进所以，有轨发射器在准确度上胜于无轨发射器4.弹头重量

7、对发射轨道的影响由实验可知：未加前置填充物的弹头，因受到尾翼质量的影响，重心明显偏后这时候，因为物体旋转时的中心为重心，所以我们可以把重心G当成支点，则在只受重力的情况下弹头即成一个以G为支点的平横杠杆在飞行时，弹头A与弹尾B将受到相同的风阻影响，但由于力臂不同（AGAB），所以A点所产生的力矩大于B点，故水火箭即会旋转影响航道所以我们必须放前置填充物，将重心G向A移动，使力臂ABG（即水火箭的中点），这样A、B产生的力矩才会相同，达成平衡但是如果前置填充物放得太多，重心偏前，造成力臂AGBG，力矩力矩B，则又会变成旋转的情形，而造成反效果所以，由实验的结果得知，填充物约65g为最好，而此时重

8、心正好位于首尾中点当然，这个质量是不确定的，因水火箭的不同而异5.发射仰角的影响水火箭的斜发与斜抛有关，所以由理论可得发射仰角为时，飞行距离最长但由发射的结果得知：在发射仰角到之间（约为）时，可以达到最大的射程当发射仰角太小时，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牵引，使其容易落下，造成射程缩短而当角度太大时，其向上分力虽大，但向前分力太小，以至于射程太短，行成“射得高，但射不远”的情形所以在水火箭的发射角度方面，须考虑向上分力及向前分力适中、各种外界因素的影响以及发射仰角经过这半个多学期的探索、研究、实验我们初步地完成了水火箭研制工作，从中我们在许多方面有了提高:一、通过查找资料的方法，我们对火箭的发展历史，特别是我国火箭技术发展的历史，有了很深刻的认识知道火箭是现代航天所必需的运载工具，我国是火箭技术的发源地，现在的运载技术已经达到了世界先进水平，成为当今世界的航天大国二、通过理论推导,更加透彻理解了牛顿第一、第二、第三定律（作用与反作用、惯性、能量守恒定律）了解一些基本的空气动力学和飞行力学等方面知识,提高了物理学习积极性.三、通过多次实验操作,我们的动手能力和实践操作能力得到提高,培养了创新能力和科学态度.四、在探究中组员间密切配合,团结一致,发扬了合作精