跨学科实践　制作“水火箭”课件-2024-2025学年鲁科版八年级下册物理

跨学科实践　制作“水火箭” 【活动方案】 任务一:查阅并整理资料。了解我国火箭的发展历程,了解火箭的结构和工作原理。 　　中国是火箭的发源地,宋代出现的烟花爆竹是原始火箭的雏形,明代万户进行了最早的火箭升空试验,是人类航天事业的先驱。 　　中国自行研制的第一枚中近程火箭在1964年6月29日发射成功。1970年4月24日,中国第一颗人造卫星“东方红一号”由“长征一号”火箭发射升空,标志着中国航天事业的正式开启。1990年4月7日,中国自行研制的“长征三号”运载火箭在西昌卫星发射基地,把美国制造的“亚洲1号”通信卫星送入预定的轨道,标志着中国航天发射服务开始走向国际市场。1990年7月16日,“长征二号”捆绑式火箭首次在西昌发射成功,为发射中国载人航天器打下了基础。 　　中国火箭技术在近年来取得了显著的进步。2016年,中国成功发射了“长征五号”运载火箭,标志着中国运载火箭实现升级换代,运载能力进入国际先进行列。2017年,中国成功发射了“长征七号”运载火箭,为中国载人航天工程的空间实验室任务奠定了坚实的基础。2018年,中国成功发射了“长征十一号”固体运载火箭,实现了中国运载火箭海上发射零的突破。 　　中国火箭技术的发展不仅体现在运载火箭的研制上,还包括了火箭发动机、制导系统、材料工艺等多个方面的进步。中国已经建立了完整的火箭技术体系,具备了独立研制各种类型运载火箭的能力。 　　火箭主要由箭体结构、动力系统、控制系统、测量系统、发射支持系统构成,载人火箭还有额外的故障检测和逃逸系统。 　　火箭是靠火箭发动机向前推进的。火箭发动机点火以后,推进剂 (液体的或固体的燃料加氧化剂)在发动机燃烧室里燃烧,产生大量高压气体;高压气体从发动机喷管高速喷出,对火箭产生反作用力,使火箭沿气体喷射的反方向前进。火箭推进原理依据的是牛顿第三定律:作用力和反作用力大小相等,方向相反。 任务二:设计与制作“水火箭” (一)活动准备: 1.场地: 制作火箭——教室或实验室; 发射场——操场或宽阔地。 2.器材: 塑料瓶(500 mL,2个)、气门嘴(含气门芯)、塑料板、彩色卡纸、防水胶带、打孔橡胶塞、钢直尺、裁纸刀、剪刀、打气筒等。 (二)设计与实践 参考以下方案,动手制作一个简单的“水火箭”。 1.“水火箭”头部制作:将塑料板卷成圆锥形并用防水胶带固定,其大小刚好能卡紧带瓶盖的塑料瓶瓶口上沿。用同样的方法制作彩色卡纸圆锥,将其套在塑料板圆锥上,并卡紧塑料瓶瓶口,用防水胶带固定。将塑料瓶下端最宽的地方用剪刀剪开,把底去掉。 2.“水火箭”尾翼制作:切割塑料板,制作四个尾翼。将四个尾翼用防水胶带对称粘贴到已经去掉底部的另一个塑料瓶上。 3.“水火箭”连接:将“水火箭”头部与带尾翼的下半部分对接在一起,并用防水胶带固定好。 4.“水火箭”喷嘴制作:将气门嘴插入打孔橡胶塞中,并确保密封性 良好。 5.“水火箭”安装与发射:在空旷、安全的地方,向塑料瓶内灌入适量的水,把喷嘴的橡胶塞紧紧塞入瓶口,然后把“水火箭”固定到发射架上。最后,用打气筒向瓶内打气,观察“水火箭”的发射情况。 【交流评估】 展示自己制作的“水火箭”,与同学比比谁的“水火箭”飞得更高;与同学交流在设计和制作“水火箭”过程中遇到的问题和解决的方法。 1.如图1所示是物理组的老师们自制的水火箭结构示意图。如图2所示为使用打气筒向水火箭内不断打气示意图,当水面上方压强增大到一定程度时,会使水向下喷出,从而使水火箭升空。则下列说法错误的是 ( ) 实践应用 A.水向下喷出时,火箭对水的力等于水对火箭的力 B.水向下喷出会使水火箭升空,说明力可以改变物体的运动状态 C.水喷完时,“水火箭”立刻下落 D.水向下喷出会使水火箭升空是由于力的作用是相互的 图1　 图2 C 2.在实验创新课上,小明和他的小组制作了“水火箭”,对“水火箭”打气,拉开气阀,水向下喷出,水火箭一飞冲天,如图所示。下列说法正确的是( ) A.使“水火箭”上升的力的施力物体是地球 B.“水火箭”喷完水后,仍可以向上飞行一 段距离是因为其受到惯性的作用 C.若在空中飞行的“水火箭”所受的力全部消失,它一定沿水平方向做匀速直线运动 D.“水火箭”加速升空阶段惯性减小 D 3.小安同学利用塑料瓶制作的“水火箭”如图所示,其原理是压缩空气使水从“火箭”尾部向下喷出,推动“火箭”飞向空中。水火箭在发射过程中,所受推力减小,当推力等于水火箭的重力时,水火箭将 　 　。(选填“继续上升”“静止”或“立即下落”)  继续上升 4.如图甲所示的水火箭,其结构示意图如图乙所示。将水火箭竖立于地面,利用打气筒通过打气管向瓶内打气,当瓶内压强增大到一定时,瓶塞脱落,瓶内的水向下喷出,水火箭就接近竖直地向上飞起。小李对同一个水火箭能飞行的最大高度产生了兴趣,于是他对“水火箭能飞行的最大高度与哪些因素有关”作出了如下猜想: 猜想①:可能与起飞前瓶内的最大气压有关。 猜想②:可能与瓶内所装水的体积有关。 甲　 乙 (实验探究过程中不考虑水火箭容积的变化) (1)实验中无法直接测量水火箭竖直上升的最大高度,可以转换为测量水火箭从发射到落地的　 　来间接反映这个高度。  (2)在探究猜想①时,小明控制瓶内水的体积一定,通过改变瓶塞的松紧程度从而改变水火箭起飞前　 　。通过多次实验,并将记录的数据绘制成如图丙所示的图像,分析图像可以得到瓶内水的体积一定时,起飞前瓶内最大气压越　 　,水火箭飞行的最大高度越　 　。 丙 时间 最大气压 大 大 (3)在探究猜想②时,小明不断改变瓶内水的体积,通过多次实验,并将记录的数据绘制成如图丁所示的图像。由此得出结论:水火箭飞行高度随瓶内水的体积先增大后减小。小明根据这一实验过程得出的结论 　 　(选填“可信”“不可信”),理由是　 . 　。  丁 不可信 没有控制气体的体积 一定 5.(2024贵州模拟)许多同学都有着航天梦、中国梦,科技小组在学校操场做了“水火箭升空”实验。实验器材有:饮料瓶、打气筒、自行车气门嘴、铁丝、橡皮塞、水等。水火箭构造如图所示。在瓶中装入适量的水,塞好瓶塞后放在发射器上,用打气筒向瓶内打气,当瓶内上方气体压强达到一定程度时,高压气体将水和橡皮塞从瓶口压出,饮料瓶飞向高空。 水火箭构造图 根据以上情景回答下列问题: (1)高压气体和水从瓶口向下喷出,使水火箭向上升空,原因是　 　 . 是相互的。  (2)实验中,小辉同学提出问题:水火箭上升的高度与哪些因素有关呢? ①小辉猜想:可能与瓶中气体的压强有关; ②小华猜想:可能与瓶中水的体积有关; ③你认为影响因素可能还与　 　有关。 力的作用 瓶子的形状(或瓶塞插入深度等) (3)同学们在实验中发现,瓶塞插入的深度越深,瓶塞被冲出前用打气筒充气的次数就越多(设每次充气的气量相同)。这是因为瓶塞插入瓶口的深度越大,瓶塞与瓶口的　 　力越大。  (4)同学们选用同一个可乐瓶,瓶中装有200 mL的水。观察员通过站在不同楼层进行观测,收集数据,实验结果如表所示。从表格中的数据分析可知水火箭上升高度与　 　有关。  摩擦 瓶塞插入深度 浅 深 更深 水火箭上升高度/m 2 5 12 瓶塞插入深度 $$