简单结构的设计案例-水火箭的制作与发射 课件（23张幻灯片）

2简单结构的设计案例
——水火箭的制作与发射
观看神舟飞船的发射视频
思考：
（1）火箭起飞时为什么要从箭尾喷出强大的火焰？
（2）火箭为什么能飞上太空？
体验气球实验
吹气球，放气球，观察气球的飞行方向
实验发现：
气球口朝下，气球往上飞；气球口朝上，往下飞。即气球喷出的气体对气球产生一个反方向的作用力使气球向相反方向运动。
实验演示：气球推动小车的实验
分析：小车能够向左跑，是由于气球里的气体向右喷出来，产生一个向左的推动力，推动小车向左前进。
理论分析

将火箭看作箭体 和燃料 两部分。发射前系统的初动量为零，即 ，发射后若假设燃料以速度 全部喷出，则设箭体的动量为 ，燃料的动量为 ，则系统的末动量为:
。由于系统所受外力为零，故系统的动量守恒。
由动量守恒定律可得： ，即 ，推出当火箭的燃料烧完时箭体获得的速度为 。从中可得火箭飞行所能达到的最大速度，应该是燃料燃尽时获得的速度。主要取决于两个因素：喷气速度、质量比 （火箭开始飞行时的质量与燃料燃尽时的质量的比值）。喷气速度越大，质量比越大，最终速度就越大。提高喷气速度，需要使用高质量的燃料，常用的是液氢，并且以液氧为氧化剂。
由于客观原因，一级火箭燃料用尽时，其速度还达不到第一宇宙速度，所以就要有几级火箭接起来，第一级火箭燃烧将尽时则点燃第二级火箭，并且抛掉第一级火箭的空壳。级数越多结构越复杂，故障率越大，所以多级火箭一般以三级火箭比较多见。
制作材料：
塑料瓶（带盖、容量2升圆柱形3个）
写字用塑料垫板（2块）
PVC管（直径1.5厘米左右）若干
铁丝、万能胶、胶带若干
制作材料：
自行车内胎气门（1个）
充气针（1支）
橡胶塞（1个）
制作工具：
剪子、手锯、桌虎钳、美工刀、尖嘴钳、电烙铁等。
水火箭的结构
橡胶塞
充气针
尾翼
箭体
气门
蒙皮
箭头
制作过程：
1、打孔：将一塑料瓶的瓶底和瓶盖用电烙铁打孔（气门粗细）
2、穿气门：用细铁丝将带有橡皮垫的气门自瓶口穿入从瓶底小孔拉出，再用螺母与瓶盖紧密固定（瓶盖口向外）
3、 连接箭体:将一塑料瓶的瓶口与另一塑料瓶瓶底的瓶盖连接拧紧，并检查气密性。
4、 粘接尾翼:用万能胶将尾翼对称地粘在箭体下部（两页或四页）
5、制作、安装导轨：将直径1.5厘米左右（比铁架台金属感稍粗），长约5厘米左右的两段PVC管用胶带固定在箭体上（上下需在同一直线），作为发射导轨
6、穿充气针：将充气针从大小合适的橡胶塞（小头比塑料瓶的瓶口稍小）中心轴穿透（充气针内不能有杂物堵塞，保证通畅）
7、装饰美化：适当根据自己的爱好进行美化或装饰（在两塑料瓶连接处包上蒙皮、在箭首（塑料瓶底部）加装箭头
完成的作品
水火箭的发射现场
经验交流及成果评价
小组各成员对本组及其他小组的活动情况总结讨论后完成书面报告或制作演示文稿，指定专人按小组顺序作交流发言，并按以下标准评价打分。
1、能较系统地搜集和整理一份有关火箭及水火箭的
学习笔记（10分）。
2、理解反冲原理及其应用。（10分）
3、完全了解水火箭的结构、制作流程。（10分）
4、能独立制作水火箭。（50分）
5、能和同学一起成功发射一次水火箭。（20分）
后记
水火箭的发射取得了圆满成功。
也许在不久的将来，
你们制造的真正的火箭，
将承载着你们的理想，
实现飞天之梦… …
2016年6月