“水火箭”的制作
汤阴一中
袁清力
【教学目标】：
1、培养学生的动手能力及创新思想。
2、提高学生的观察能力及对相关理论的实际应用能力。
3、培养学生的小组协作能力。 【教学重点】
1、对“水火箭”理论的讲解。
2、“水火箭”的制作过程。 【教学难点】
1、“水火箭”的制作。 【教学方法】
讲授观摩与小组协作相结合。 【新课内容导入】
我们通过物理知识学习，知道火箭飞行是利用燃料燃烧喷出的气体与空气的摩擦提供动力。它利用的是作用力与反作用力原理，火箭对燃烧气体施加一个向下的作用力，将气体排出：气体同时也对火箭施加一个向上的反作用力，使火箭升空。通过实际生活观察我们知道水也可以提供动力，我们大胆设想一下能不能利用水的力量来推动火箭升空？这就是我们本节课所要研究的内容：“水火箭”的制作。 【具体讲授过程】
一、什么是水火箭？ 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。
二、理论依据。
火箭的推进是利用火箭燃料燃烧喷出的废气间的作用力与反作用力，火箭对废气施加一个向下的作用力，将废气排出：废气同时也对火箭施加一个向上的反作用力，使火箭升空。
水火箭则是利用压缩空气与水的作用与反作用，当水被向后喷出时，可乐瓶及瓶内的空气就受力向前冲，从而使箭体升空。
三、制作过程
1、所需材料:
2升装的可乐空瓶2个（可乐瓶要带盖，当然可乐瓶可大，也可小，但是2个可乐瓶要一样大小）、防水胶带、透明胶带、厚卡纸、装饰纸和橡胶塞。
工具：剪刀、手工钻、发射架。
2、设计图：
3、制作动力舱：
用一个可乐瓶，这个可乐瓶不能漏气。检测方法：只要对着可乐瓶吹气，气没有泄漏就行，无需加工。
4、制作发射舱： 取一个完整的可乐瓶，截取可乐瓶的前半部（瓶口向下最宽处），再把它首、尾套起来，然后用胶带粘牢；把可乐瓶的中间部分，套入动力舱的尾部，用胶带纸粘牢。
5、制作火箭头： 用硬塑料板或硬纸板（表面要尽可能光滑以减少阻力），根据可乐瓶口的大小绕成一个锥形，套在发射舱可乐瓶的瓶口处，用胶带粘牢。 检查发射舱、动力舱是否成一直线。
(将火箭头与压力槽的底部相连接，然后置于平坦之桌面上或地面上滚动，看看滚动情况是否平顺，若平顺，则以防水胶带加以固定。 )
6、美化火箭体： 用彩纸美化
注意：用彩纸装饰箭体，美化火箭体时，不要把整个火箭体全部贴满，要留一条1㎝宽的缝隙，以备发射时观察水位用。
7、制作尾翼：
先用较厚的有一定硬度的16k大小的卡纸或硬塑料纵向对折，在上面画出7×8㎝的长方形，沿线剪下，再在靠近折缝的那边剪去一个角；然后在折口处向外反折出1厘米，作为尾翼与火箭体粘接的地方。好！一片火箭尾翼做成了，再做同样大小的三片，共四片（也可以是三片）。
8、整体安装：
将“水火箭”按照“火箭头”→“发射舱”→“动力舱”的顺序对接在一起并用胶带粘牢固，将尾翼均匀的粘在“动力舱”的周围。
四、发射过程。
1、发射原理
甲对乙施力，乙必同时对甲施加大小相等方向相反的反作用力，这就是牛顿第三定律。水火箭就是利用这个原理升空的。
将可乐瓶加水1／3，以装有气针的橡皮塞塞住密封后倒立，并用打气筒打气。因固定的体积内，装入的气体越来越多，瓶内气体压力越来越大，终于冲破封口，水受力向下喷出，可乐瓶因而受反作用力向上加速飞行。
2、发射流程 “加水”→“打气”→“发射”→“飞行”
注水：往瓶中注入1／3的水，拴上带有气针的橡皮塞；用打气筒的出气口与气针拴紧。 打气： 因为“水火箭”的动力来自瓶内水瞬间爆射，因此要求打气时尽可能频率要快，更不要中间停顿。
发射：将水火箭套上发射架，矫正后套上火箭头，注意尾翼不要受到发射架蹭刮。用打气筒连续打气至橡皮塞自动脱落，火箭凭强大的反冲力迅速上冲。
3、“水火箭”发射过程的相关原理
施放程序
加水
打气
发射
说 明
提供质量以增加动量
利用水火箭内外空气压力差，产生作用力
利用动量守恒及作用力与反作用力使水火箭
前进
飞行 主要以冲力、地心引力及空气阻力为受力来
源。 相 关 物 理 名 词
动量守恒
气压
作用与反作用力
动量守恒
气压、拋体运动、万有引力、摩擦
力
五、影响实验效果的几个要素：
1.水火箭的竖直升高高度与瓶内水位关系。
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．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．通过实验得出，当经过多次试验，发现最有效的水量是瓶体容积的1/4到1/3。
2、发射轨道对射程的影响。 最佳发射仰角45°~50°之间时，可以达到最大的射程．
3、箭头重量对发射轨道的影响
重心正好位于首尾中点，即水火箭的重心和几何中心重合时最好！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（AG＞AB），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AG＝BG（即水火箭的中点），这样A、B产生的力矩才会相同，达成平衡．
4、瓶体的选择。
“水火箭”飞行是依靠爆射瞬间所获得的惯性，而空气的阻力是影响射程的最大因素。因此在火箭主体的选材上应以细长的圆柱形为宜，如500ml 类的可乐瓶，而更大容积的可乐瓶子并不是很适合。另外火箭头尽可能的变成细长的“圆锥形”，这样飞行时受到的阻力最小。 【课堂小结】 本节课，我们观摩制作了一只“水火箭”，讲解了“水火箭”的制作原理，“水火箭”的具体制作过程，“水火箭”的发射过程及影响实验效果的几个因素。同学们通过本节课的学习要学会自己制作“水火箭”，提高自己实际动手能力及将课本理论转化为实际操作的能力。
