跨学科实践：制作“水火箭”【两大题型】-【跨学科实践】2024-2025学年八年级物理下学期项目化专项训练

跨学科实践：制作“水火箭”【两大题型】 【考点一 “水火箭”的原理】 力的作用是相互的。 【考点二制作“水火箭”】（参考方案） 材料 1. 塑料瓶： 1个或2个（推荐使用1.25L或2L的健怡可乐瓶或百事可乐瓶，它们的瓶壁更厚、更耐压，安全性更高）。制作单级火箭用一个瓶，想做两级火箭就用两个瓶（底部对底部粘合）。 2. 橡胶塞： 1个（尺寸需要与瓶口紧密匹配，常见用于化学实验的橡胶塞，如#6或#7号，最好选用中间带孔的）。 3. 自行车胎气门芯： 1套（包括金属气嘴和固定螺母）。 4. 硬纸板或塑料片： 用于制作尾翼（例如：旧文件夹、牛奶盒、厚卡片纸）。 5. 强力胶水： 如热熔胶枪和胶棒（首选，粘接快且牢固）、或环氧树脂AB胶（更牢固，但需要时间固化）、或超强力的万能胶（确保能粘塑料）。 6. 发射架： 这是关键部件！最简单的可以用： · PVC管发射架： 一小段PVC管（直径略大于火箭瓶身）、一个三通接头、一个弯头接头、一块木板做底座（可选）。或者， · 木制/金属支架： 任何能稳定支撑火箭瓶身（倒置状态），并让气门芯露出来方便打气的结构。核心是能固定住倒置的瓶子。 7. 打气筒： 普通自行车打气筒即可（最好带气压表，方便观察压力，更安全）。 8. 水： 自来水即可。 9. 剪刀/美工刀 10. 尺子/笔 11. (可选) 装饰材料： 彩纸、胶带、颜料等，用于美化火箭。 制作步骤 1. 准备瓶体： · 彻底清洗瓶子，撕掉标签，晾干。 · （如果做两级火箭） 将两个瓶子的底部切掉，然后用强力胶水（热熔胶或环氧树脂）将两个切口边缘对齐、牢固地粘合在一起。确保接口密封性好。 2. 制作尾翼： · 用硬纸板或塑料片剪出3-4片相同的尾翼形状（三角形、梯形或矩形都可以，梯形效果较好）。大小约为瓶身直径的1.5-2倍长，高度适中（5-8厘米）。 · 在尾翼根部剪出一个小的“粘贴片”，用于弯折后粘在瓶身上。 · 非常重要： 确保3-4片尾翼大小、形状完全相同，并且对称、均匀地粘贴在靠近瓶底的位置（火箭倒置时，瓶底就是发射时的顶部）。粘贴时要保证尾翼与瓶身轴线平行。 · 使用热熔胶或强力胶水，将尾翼的粘贴片牢固地粘在瓶身上。等胶水完全干透。 3. 制作并安装“喷口”/密封塞： · 取橡胶塞，将自行车气门芯从橡胶塞有锥度（大头）的那一面插入中间的孔（如果塞子没孔，需要小心钻一个直径略小于气门芯金属杆的孔）。 · 从橡胶塞小头那一面，将气门芯的固定螺母拧紧在金属杆上，这样气门芯就被牢牢固定在橡胶塞上了。确保金属气嘴在橡胶塞大头一侧。 · 测试密封性： 将橡胶塞用力塞紧在干燥、干净的瓶口内。尝试用打气筒打一点气进去（用手捂住瓶口），感觉瓶子变硬且不漏气即可。这是成功的关键！塞子必须塞得非常紧。 4. 组装火箭： · 将安装好气门芯的橡胶塞紧紧塞入瓶口。确保塞子进入瓶口足够深，密封严实。这就是你的水火箭了！ 5. 准备发射架： · PVC管方案： 将一小段PVC管垂直固定在木板或三通/弯头上，形成一根“导向管”。火箭发射时，瓶身（靠近瓶底，有尾翼的那部分）会套在这根管子上，确保火箭垂直起飞。导向管高度约为瓶身1/3即可。确保固定气门芯的橡胶塞底部（小头）能方便地连接打气筒。 · 核心要求： 发射架必须能稳固地倒置固定住火箭（瓶口朝下），让气门芯朝外，方便打气；同时保证火箭在加压过程中不会意外飞走（通常靠橡胶塞与瓶口的摩擦力足够）；最好能提供垂直导向（如PVC管），防止火箭歪射。 · 将打气筒的气管连接到发射架的气门芯上（或者直接连接到火箭上的气门芯，但需要确保连接时火箭被固定住）。 发射步骤（最重要！安全第一！） 1. 选择场地： 找一个非常开阔、平坦、无人、无建筑、无电线、无易燃物的空地（如大操场、足球场）。确保发射方向和预计落地区域绝对安全。天气晴朗无风或微风最佳。 2. 加水： 将火箭从发射架上取下（或取下塞子）。向瓶内注入水。水量是关键！通常推荐水量占瓶子容积的1/3到1/4（例如2L瓶加500-700ml水）。水太多或太少都会影响射程。可以先从1/3水量开始试验。 3. 安装火箭： 迅速将橡胶塞用力塞紧到装有水的瓶口上。然后将火箭倒置（瓶口朝下）安装在发射架上，确保固定稳妥。橡胶塞小头（带螺母端）朝下，气门芯露在外面。 4. 连接打气筒： 将打气筒的气管牢固地连接到火箭的气门芯上。 5. 准备发射： 所有人员（尤其是打气的人）立即撤离到至少10-15米以外的安全距离。确保发射方向前方和落地区域无人。 6. 加压： 留在安全距离的打气人员（最好有两人，一人固定发射架底座，一人打气）开始快速打气。 · 极其重要： 注意观察瓶子膨胀情况。普通可乐瓶最大安全压力约为4-6个大气压（约60-90 PSI）。绝对不要超过这个压力！ · 强烈建议使用带气压表的打气筒！ 如果没有表，打气时要非常小心，感觉阻力明显增大、瓶子变得非常硬时（通常打气20-40下左右，视打气筒效率和水瓶而定）必须停止打气。宁可压力低一点，安全第一！瓶子爆炸有危险！ 7. 发射！ 当压力达到足够高时（或者在没有气压表的情况下，感觉瓶子非常硬了），橡胶塞与瓶口之间的摩擦力会被克服。此时，迅速用力拉扯打气筒的气管接头（或使用遥控释放装置，但简单方案通常直接拉脱），使橡胶塞与气门芯一起从瓶口脱离（或有时塞子被冲入瓶内）。压缩空气急速膨胀，将水猛烈向下喷出，产生巨大的反作用力，将火箭推向高空！ 8. 观察与回收： 在安全距离外观察火箭飞行轨迹和落点。等火箭完全落地并停止滚动后，再上前回收。重复实验可以调整水量、气压、尾翼角度甚至瓶体形状来优化性能。 安全注意事项（务必遵守！） 1. 瓶体检查： 每次使用前仔细检查瓶子是否有裂痕、划痕、变形或老化（变脆、变白）。只使用完好无损、质量好的可乐瓶（特别是健怡/百事）。 有损伤的瓶子绝对不能再用！ 2. 压力控制： 这是最大的风险点！绝对不要超压！ 使用气压表是强烈推荐的。没有表时，宁可少打气，感觉瓶子非常硬了就停。听到瓶子有异响（如嘎吱声）或看到明显鼓包变形，立即停止打气并远离！ 3. 人员距离： 打气和发射时，所有无关人员必须远离火箭至少10-15米以上。操作打气筒的人也要在完成打气后迅速撤离到安全距离再触发发射（拉脱气管）。 4. 发射方向： 确保火箭发射方向（正前方）和可能的偏离方向（侧风影响）以及落地区域绝对没有人和重要物品。火箭可能飞得很高很远（几十米甚至上百米）。 5. 眼睛保护： 建议佩戴护目镜，尤其是在靠近火箭进行安装、打气初期或回收时（可能有残留水或碎片）。 6. 天气： 避免在强风天气发射，风会影响轨迹甚至把火箭吹向危险方向。 7. 水源： 瓶内只能装水。严禁装入任何其他液体（如酒精、化学品）或固体！ 8. 发射架稳固： 确保发射架稳定，不会在打气或发射时倾倒。 提升方向（可选） · 降落伞回收系统： 增加趣味性和安全性，避免火箭高速坠毁。 · 更高效的尾翼设计： 研究空气动力学，优化尾翼形状、大小和安装角度。 · 流线型头部： 用泡沫塑料或另一个小瓶子制作整流罩。 · 多级火箭： 两个或更多瓶子连接，实现分级推进。 · 遥控释放机构： 避免手动拉脱气管的危险，实现更精确的发射控制。 【题型一 “水火箭”的原理】 1．如图所示，学校科技节上，小明拉开水火箭的气阀后，水向下喷出，水火箭向上飞起。水火箭向上飞起主要是因为它（　　） A．受到水对它向上的推力 B．受到重力的作用 C．质量减小 D．质量增大 2．如图1是某同学在科技节中进行水火箭比赛的场景，水火箭向后喷水的同时向前飞行。图2是该同学发射的水火箭飞行的大致路径，请问下列说法正确的是（　　）    A．水火箭向后喷水时，火箭对水有作用力，水对火箭没有作用力 B．火箭喷完水后，仍可以向前飞行一段距离是因为受到了空气给火箭向前的力 C．火箭在空中飞行时，受非平衡力 D．空中飞行的火箭，若它所受的力全部消失，它一定沿水平方向做匀速直线运动 3．水火箭构造如图所示。用气筒向瓶内打气，瓶内上方气体压强达到一定程度，高压气体将橡皮塞压出，并不断向下喷水，瓶子竖直加速飞向高空，接着减速上升，最后落到地面。关于水火箭的工作原理和过程，下列说法正确的是（　　）    A．水火箭起飞的动力来自水火箭对橡皮塞的推力 B．水火箭在上升时的动力来自惯性力 C．水火箭升空说明力的作用是相互的 D．瓶子受到的推力减小到等于瓶子重力时就会向下掉 4．某学校的同学们制作了水火箭并且成功“发射”，与真正的运载火箭类似，水火箭也是依靠向后喷射物质从而获得推力，区别只是运载火箭喷射的是高温燃气，而水火箭喷射的是水。关于推力对水火箭升空的影响一些分析正确的是（　　） A．推力改变了水火箭的运动状态 B．推力的大小不影响水火箭升空高度 C．推力的方向不影响水火箭升空高度 D．推力的作用点不影响水火箭升空高度 5．如图，浙江安吉一位老师带领学生用塑料瓶制作的水火箭发射成功，迅速走红！舱体主要由饮料瓶衔接而成，把水注入“动力舱”，加入高压，在反冲力的作用下，“水火箭”快速升空。水火箭升空，利用了物体间力的作用是 ，使水火箭获得上升的推力，该力的施力物体是 （填“空气”或“喷出的水”），该现象表明力能改变物体的 。    6．如图所示是同学们制作的水火箭，用打气筒向瓶内充入足够的空气时，瓶内的水向下喷出，水火箭向上飞起.水火箭飞起所涉及的力学原理是 ，水火箭最终落回地面，是因为水火箭受到 的作用。 7．老师带领学生用塑料瓶制作水火箭，舱体主要由饮料瓶衔接而成，把水注入“动力舱”，加入高压，在反冲力的作用下，“水火箭”即能快速升空。如图是水火箭发射升空时的情景，水火箭升空时，根据物体间力的作用 的，使水火箭获得上升的推力，该力的施力物体是 （选填“空气”或“喷出的水”），水火箭在加速上升过程中处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。 8．将制作好的水火箭竖直立于地面，如图甲所示。用打气筒向瓶内打气，瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。 （1）水火箭向下喷水的过程中，水火箭对水向下的作用力 （选填“大于”、“等于”或“小于”）水对它向上的作用力； （2）图乙是水火箭发射后的速度随时间变化的图像，请选出水火箭发射后受到平衡力的时刻。 （选填“t1”、“t2”或“t3”）。 9．如图，子轩同学正在给用饮料瓶自制的水火箭“打气”.在该过程中，可以近似地认为水火箭的体积不变，而在瓶内气体达到一定的量后，瓶中气体将把水推出，同时水火箭迅速升空，并依靠惯性向前飞行。       (1)给水火箭打气时，瓶内气体质量 ，密度 （填“变大”“变小”或“不变”）； (2)水火箭在空中飞行时，其运动状态 （填“变化”或“不变”）.若空气对水火箭的作用力忽略不计，请在图中作出水火箭的受力示意图。 ( ) 【题型二制作“水火箭”】 10．某科技小组利用塑料瓶、打气筒、橡皮塞、水等制作了水火箭，如题图甲所示，制作好后，在塑料水瓶中装入适量的水，在尾部塞好橡皮塞后放在发射架上，用打气筒向瓶内打气，当瓶内水面上方气压达到一定程度时，高压气体将水和橡皮塞从瓶口冲出，水火箭向下喷水，水火箭飞向远处。 （1）高压气体将水和橡皮塞冲出，水火箭向下喷水，火箭飞向高空，这利用了 原理，锥形箭尖的设计，是为了减小飞行中的 。瓶身用的是密度较小的塑料瓶，目的是减小水火箭的 ，使其惯性较小，容易飞出； （2）水火箭成功飞出后，科技小组想让水火箭飞得更远，于是提出了问题：水火箭飞行的距离与什么因素有关呢?他们猜想可能与发射的角度有关。你认为影响因素还有 （写出一点即可）； （3）科技小组继续探究水火箭飞行的距离与发射角度的关系； ①为了排除其他因素的影响，他们需要控制其他因素不变，改变 ，然后进行实验探究； ②科技小组根据记录的实验数据作出如图乙所示的图像，由图像可知，随着发射角度的增大，水火箭的飞行距离 。 11．2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F 遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。观看发射视频后，各学习小组结合已学习的力学知识，制作了 如图甲所示的“水火箭”，在容积为2L的废弃饮料瓶中装入适量的水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住后竖直放在发射架上，利用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞被推出，瓶内的水向下喷出，水火箭迅速竖直向上飞起。同学们对同一个水火箭能飞行的最大高度产生了 兴趣，于是提出问题：水火箭能飞行的最大高度与哪些因素有关？接着他作出以下猜想； 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多少有关。 请回答下列问题：（不考虑水火箭容积变化） （1）瓶内的水向下喷出的同时水火箭向上运动，这是因为力的作用是 的； （2）物理老师对同学们的设计提出了在饮料瓶底部位置配置上火箭顶端的导流罩，可以减小“水火箭”飞行时受到的阻力的建议。各学习小组设计了如下图的不同形状的导流罩，其中设计合理的是 （填字母）； A．       B． C．        D． （3）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 来间接反映上升的最大高度； （4）在探究猜想①时，小明控制瓶内水量一定，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为如图乙所示的图像，分析图像可以得到：水火箭飞行的最大高度随起飞前瓶内最大气压的增大而 （选填“增大”或“减小”）； （5）在探究猜想②时，小明控制瓶塞松紧程度一定，改变瓶内水的多少，通过多次实验；并将记录的数据绘制为如图丙所示的图像，于是得到了起飞前瓶内的最大气压一定时；水火箭飞行最大高度随瓶内的水量先增大后减小的结论，根据这一实验过程得出的结论 （选填“可信”或“不可信”），理由是 。 12．水火箭是寓教于乐、科技含量高，深受广大青少年喜爱的动手、动脑的科普教材。可以让学生直观了解导弹，运载火箭的发射升空，回收的过程，导弹的飞行与飞机的飞行原理及不同点。在制作时，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，配置上火箭顶端的导流罩就完成了水火箭的制作，在试验时，灌入适量的水，利用打气筒充入空气到达一定的压力后发射。利用水和空气的质量之比(水的密度是空气的771 倍)，压缩空气把水从火箭尾部喷出，在反作用力下，水火箭快速上升。其结构示意如图所示。在一次训练中，小明对水火箭水平方向飞行距离的影响因素产生了兴趣，接着他作出以下猜想： ①可能与加水体积的多少有关系 ②可能与发射的角度有关系 请回答下列问题：  (不考虑水火箭容积变化和空气阻力) （1）在探究猜想①时，使用同一支水火箭，依次加0mL，50mL，100mL，150mL，200mL，250mL水，每次用同样的打气筒加压15次，每组实验进行三次，调整箭体与水平地面夹角为40度，实验时无风，测量发射点到落地点的水平距离记录如下表： 水平距离 (m) 水的体积 (mL) 次 数 0 50 100 150 200 250 第一次 3.20 40.1 44.3 71.6 55.6 46.2 第二次 3.25 35.3 42.6 66.3 59.2 42.4 第三次 3.40 33.6 50.5 63.1 56.3 48.9 平均值 3.28 36.33 45.80 67.00 57.03 45.83 根据实验数据得出：当水的体积为 mL时水火箭水平方向飞行距离最远； （2）瓶内的水向后喷出，水火箭向前运动，这是因为物体间力的作用是 的； （3）当水火箭竖直向上发射时，无法直接测量水火箭发射的最大高度，这时可以测量水火箭从发射到落地时的 来间接反映发射的高低情况； （4）探究猜想②时，选用同一支水火箭，控制水量和气压一定，依次改变其发射角度(“发射角度”指水火箭与水平面的夹角大小) 为20°、30°、40°、50°、60°。并记录水平方向飞行距离如下表： 发射角度(度) 20 30 40 50 60 水平距离(m) 31.32 43.60 53.07 49.82 35.42 其他条件相同的情况下，水平方向飞行距离与发射角度的关系是 ； （5）除上述探究过的影响因素外，你认为还有哪些因素可能会影响水火箭的水平方向飞行距离: (写出一条)。 13．2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。观看了发射视频后，物理老师给同学们布置了一个实践性作业，要求各学习小组结合已经学习的力学知识，开展制作“水火箭”的项目式学习。    【项目任务】每个小组制作一个“水火箭”，并通过比赛评选出“最佳飞行”奖。 【项目导引】（1）长征二号F遥十六运载火箭点火后向下喷出熊熊烈焰，火箭随即挟烈焰腾起。水火箭也是利用这一原理发射升空的：用打气筒不断向瓶内打气，瓶内气压增大，当气压达到一定值时，瓶塞脱落，向下喷出水，产生反推力，飞行了。运载火箭和“水火箭”飞行利用的物理学知识是 ； 【方案设计】 （2）考虑到“水火箭”的动力只能由水和空气提供以及制作材料的限制等，同学们设计了如图所示的作品：在容积为2L的废弃饮料瓶中装入适量的水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住。物理老师对同学们的设计提出了在饮料瓶底部位置配置上火箭顶端的导流罩，可以减小“水火箭”飞行时受到的阻力的建议。各学习小组设计了以下形状的导流罩，其中设计合理的是 ；    【项目实施】 （3）各个小组制作好了“水火箭”后开展飞行比赛，发现“水火箭”在竖直方向飞行上升的高度不容易测量。同学们讨论后认为可以通过测量 来评选出“最佳飞行奖”；（写出一种方法即可） 【评价反思】 （4）比赛中，有的小组的“水火箭”飞行效果差。同学们发现从工程的角度看，需要考虑该装置的气密性。请你帮忙提供一个检查该装置气密性的方法 。 14．如图甲所示，某学校组织的科技节上，小明等几个同学在老师的指导下制作的水火箭顺利发射并通过降落伞成功回收，赢得全校师生的一致好评。他们用到的实验器材有：大号饮料瓶、气筒、自行车气门芯。铁丝、橡皮塞、塑料片、双面胶、水等。水火箭构造如图乙所示。他们小组一边操作，一边给观众介绍水火箭的工作过程：在瓶中装适量的水，塞好瓶塞后放在发射架上，用气筒向瓶内打气，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的同时，瓶就飞向高空。 （1） “高压气体将水和橡皮塞从瓶口压出的同时，瓶就飞向高空”这句话涉及的物理知识有： ① ；②力可以改变物体的运动状态等； （2）水火箭上升到最大高度时在 的作用下开始下落，降落伞被打开后水火箭做减速运动，最后匀速落回地面。 （3）实验完成后小明又提出了问题：水火箭上升高度与什么因素有关呢？小组同学通过多次实验过程的经验进行了猜想； 小明猜想：可能与瓶中气体的压强有关； 小李猜想：可能与瓶中水的体积有关； 小刘猜想：可能与瓶子的形状有关； （4）实验小组通过实验发现，橡皮塞插入深度不同，橡皮塞被冲出前用气筒充气次数不同（设充一次气气量相同），他们选用同一可乐瓶，瓶中水量均为200mL。改变橡皮插入的深度进行实验，分别记录橡皮塞被冲出前的充气次数，及水火箭上升的高度，实验结果如下： 橡皮塞插入深度 浅 深 更深 气筒充气次数 3 9 18 高度/m 2 5 10 通过对上述实验数据分析可验证 的猜想是正确的； （5）实验小组经过讨论思考发现，橡皮塞插入瓶口的深度的加深，其实是增大了橡皮塞与瓶口的 力，从而增大了橡皮塞与瓶口的摩擦力，使橡皮塞不易被压出，实现了增大瓶内气压的目的，请你帮助实验小组再想一个增大摩擦力的方法： 。 15．学校科技社团的同学们买了一个水火箭，如图1，大家想知道影响水火箭上升高度的因素有哪些？他们拆开火箭画出火箭的结构示意图分别如图2所示，讨论后大家认为可能与动力仓内刚上升时气压的大小和动力仓内装有水的质量有关。 为验证上述猜想，他们根据设计制作水火箭。他们用橡皮塞塞紧动力仓，形成一个密闭的空间，将气体打入动力仓，使其内部气压增大，当气压达到预定值时，启动开关使仓口与橡皮塞脱离，动力仓内的水通过排气阀向下喷出，水火箭便快速飞出。如图。 实验一：使用相同的水火箭和相同的水量，改变测量动力仓内的气压，记录水火箭的最高飞行高度，测得数据如下表： 气压/（×105Pa） 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 高度/m 6 8 15 20 21 实验二：为验证猜想2，控制动力仓内气压为3.0个标准大气压，改变动力仓内装有水的质量，绘出最高飞行高度与水的质量的关系图像如图3所示。 分析实验原理和数据： (1)原理分析：“向下喷水才能使水火箭向上飞”所包含的科学原理是物体间力的作用是 及力可以改变物体的 ； (2)探究影响水火箭上升高度的因素，用到的实验方法是 ； (3)根据实验一的操作并分析表中数据，可初步得到的结论是 ； (4)有人提出分析实验二图中情况认为，当水量为225g时水火箭的飞行高度为最高。但有人认为的结论不一定准确，还需要补充实验，则需要的补充实验是 。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 跨学科实践：制作“水火箭”【两大题型】 【考点一 “水火箭”的原理】 力的作用是相互的。 【考点二制作“水火箭”】（参考方案） 材料 1. 塑料瓶： 1个或2个（推荐使用1.25L或2L的健怡可乐瓶或百事可乐瓶，它们的瓶壁更厚、更耐压，安全性更高）。制作单级火箭用一个瓶，想做两级火箭就用两个瓶（底部对底部粘合）。 2. 橡胶塞： 1个（尺寸需要与瓶口紧密匹配，常见用于化学实验的橡胶塞，如#6或#7号，最好选用中间带孔的）。 3. 自行车胎气门芯： 1套（包括金属气嘴和固定螺母）。 4. 硬纸板或塑料片： 用于制作尾翼（例如：旧文件夹、牛奶盒、厚卡片纸）。 5. 强力胶水： 如热熔胶枪和胶棒（首选，粘接快且牢固）、或环氧树脂AB胶（更牢固，但需要时间固化）、或超强力的万能胶（确保能粘塑料）。 6. 发射架： 这是关键部件！最简单的可以用： · PVC管发射架： 一小段PVC管（直径略大于火箭瓶身）、一个三通接头、一个弯头接头、一块木板做底座（可选）。或者， · 木制/金属支架： 任何能稳定支撑火箭瓶身（倒置状态），并让气门芯露出来方便打气的结构。核心是能固定住倒置的瓶子。 7. 打气筒： 普通自行车打气筒即可（最好带气压表，方便观察压力，更安全）。 8. 水： 自来水即可。 9. 剪刀/美工刀 10. 尺子/笔 11. (可选) 装饰材料： 彩纸、胶带、颜料等，用于美化火箭。 制作步骤 1. 准备瓶体： · 彻底清洗瓶子，撕掉标签，晾干。 · （如果做两级火箭） 将两个瓶子的底部切掉，然后用强力胶水（热熔胶或环氧树脂）将两个切口边缘对齐、牢固地粘合在一起。确保接口密封性好。 2. 制作尾翼： · 用硬纸板或塑料片剪出3-4片相同的尾翼形状（三角形、梯形或矩形都可以，梯形效果较好）。大小约为瓶身直径的1.5-2倍长，高度适中（5-8厘米）。 · 在尾翼根部剪出一个小的“粘贴片”，用于弯折后粘在瓶身上。 · 非常重要： 确保3-4片尾翼大小、形状完全相同，并且对称、均匀地粘贴在靠近瓶底的位置（火箭倒置时，瓶底就是发射时的顶部）。粘贴时要保证尾翼与瓶身轴线平行。 · 使用热熔胶或强力胶水，将尾翼的粘贴片牢固地粘在瓶身上。等胶水完全干透。 3. 制作并安装“喷口”/密封塞： · 取橡胶塞，将自行车气门芯从橡胶塞有锥度（大头）的那一面插入中间的孔（如果塞子没孔，需要小心钻一个直径略小于气门芯金属杆的孔）。 · 从橡胶塞小头那一面，将气门芯的固定螺母拧紧在金属杆上，这样气门芯就被牢牢固定在橡胶塞上了。确保金属气嘴在橡胶塞大头一侧。 · 测试密封性： 将橡胶塞用力塞紧在干燥、干净的瓶口内。尝试用打气筒打一点气进去（用手捂住瓶口），感觉瓶子变硬且不漏气即可。这是成功的关键！塞子必须塞得非常紧。 4. 组装火箭： · 将安装好气门芯的橡胶塞紧紧塞入瓶口。确保塞子进入瓶口足够深，密封严实。这就是你的水火箭了！ 5. 准备发射架： · PVC管方案： 将一小段PVC管垂直固定在木板或三通/弯头上，形成一根“导向管”。火箭发射时，瓶身（靠近瓶底，有尾翼的那部分）会套在这根管子上，确保火箭垂直起飞。导向管高度约为瓶身1/3即可。确保固定气门芯的橡胶塞底部（小头）能方便地连接打气筒。 · 核心要求： 发射架必须能稳固地倒置固定住火箭（瓶口朝下），让气门芯朝外，方便打气；同时保证火箭在加压过程中不会意外飞走（通常靠橡胶塞与瓶口的摩擦力足够）；最好能提供垂直导向（如PVC管），防止火箭歪射。 · 将打气筒的气管连接到发射架的气门芯上（或者直接连接到火箭上的气门芯，但需要确保连接时火箭被固定住）。 发射步骤（最重要！安全第一！） 1. 选择场地： 找一个非常开阔、平坦、无人、无建筑、无电线、无易燃物的空地（如大操场、足球场）。确保发射方向和预计落地区域绝对安全。天气晴朗无风或微风最佳。 2. 加水： 将火箭从发射架上取下（或取下塞子）。向瓶内注入水。水量是关键！通常推荐水量占瓶子容积的1/3到1/4（例如2L瓶加500-700ml水）。水太多或太少都会影响射程。可以先从1/3水量开始试验。 3. 安装火箭： 迅速将橡胶塞用力塞紧到装有水的瓶口上。然后将火箭倒置（瓶口朝下）安装在发射架上，确保固定稳妥。橡胶塞小头（带螺母端）朝下，气门芯露在外面。 4. 连接打气筒： 将打气筒的气管牢固地连接到火箭的气门芯上。 5. 准备发射： 所有人员（尤其是打气的人）立即撤离到至少10-15米以外的安全距离。确保发射方向前方和落地区域无人。 6. 加压： 留在安全距离的打气人员（最好有两人，一人固定发射架底座，一人打气）开始快速打气。 · 极其重要： 注意观察瓶子膨胀情况。普通可乐瓶最大安全压力约为4-6个大气压（约60-90 PSI）。绝对不要超过这个压力！ · 强烈建议使用带气压表的打气筒！ 如果没有表，打气时要非常小心，感觉阻力明显增大、瓶子变得非常硬时（通常打气20-40下左右，视打气筒效率和水瓶而定）必须停止打气。宁可压力低一点，安全第一！瓶子爆炸有危险！ 7. 发射！ 当压力达到足够高时（或者在没有气压表的情况下，感觉瓶子非常硬了），橡胶塞与瓶口之间的摩擦力会被克服。此时，迅速用力拉扯打气筒的气管接头（或使用遥控释放装置，但简单方案通常直接拉脱），使橡胶塞与气门芯一起从瓶口脱离（或有时塞子被冲入瓶内）。压缩空气急速膨胀，将水猛烈向下喷出，产生巨大的反作用力，将火箭推向高空！ 8. 观察与回收： 在安全距离外观察火箭飞行轨迹和落点。等火箭完全落地并停止滚动后，再上前回收。重复实验可以调整水量、气压、尾翼角度甚至瓶体形状来优化性能。 安全注意事项（务必遵守！） 1. 瓶体检查： 每次使用前仔细检查瓶子是否有裂痕、划痕、变形或老化（变脆、变白）。只使用完好无损、质量好的可乐瓶（特别是健怡/百事）。 有损伤的瓶子绝对不能再用！ 2. 压力控制： 这是最大的风险点！绝对不要超压！ 使用气压表是强烈推荐的。没有表时，宁可少打气，感觉瓶子非常硬了就停。听到瓶子有异响（如嘎吱声）或看到明显鼓包变形，立即停止打气并远离！ 3. 人员距离： 打气和发射时，所有无关人员必须远离火箭至少10-15米以上。操作打气筒的人也要在完成打气后迅速撤离到安全距离再触发发射（拉脱气管）。 4. 发射方向： 确保火箭发射方向（正前方）和可能的偏离方向（侧风影响）以及落地区域绝对没有人和重要物品。火箭可能飞得很高很远（几十米甚至上百米）。 5. 眼睛保护： 建议佩戴护目镜，尤其是在靠近火箭进行安装、打气初期或回收时（可能有残留水或碎片）。 6. 天气： 避免在强风天气发射，风会影响轨迹甚至把火箭吹向危险方向。 7. 水源： 瓶内只能装水。严禁装入任何其他液体（如酒精、化学品）或固体！ 8. 发射架稳固： 确保发射架稳定，不会在打气或发射时倾倒。 提升方向（可选） · 降落伞回收系统： 增加趣味性和安全性，避免火箭高速坠毁。 · 更高效的尾翼设计： 研究空气动力学，优化尾翼形状、大小和安装角度。 · 流线型头部： 用泡沫塑料或另一个小瓶子制作整流罩。 · 多级火箭： 两个或更多瓶子连接，实现分级推进。 · 遥控释放机构： 避免手动拉脱气管的危险，实现更精确的发射控制。 【题型一 “水火箭”的原理】 1．如图所示，学校科技节上，小明拉开水火箭的气阀后，水向下喷出，水火箭向上飞起。水火箭向上飞起主要是因为它（　　） A．受到水对它向上的推力 B．受到重力的作用 C．质量减小 D．质量增大 【答案】A 【详解】小明拉开水火箭的气阀后，水向下喷出，由于力的作用是相互的，它受到水对它向上的推力，所以水火箭向上飞起，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 2．如图1是某同学在科技节中进行水火箭比赛的场景，水火箭向后喷水的同时向前飞行。图2是该同学发射的水火箭飞行的大致路径，请问下列说法正确的是（　　）    A．水火箭向后喷水时，火箭对水有作用力，水对火箭没有作用力 B．火箭喷完水后，仍可以向前飞行一段距离是因为受到了空气给火箭向前的力 C．火箭在空中飞行时，受非平衡力 D．空中飞行的火箭，若它所受的力全部消失，它一定沿水平方向做匀速直线运动 【答案】C 【详解】A．水火箭向后喷水时，火箭对水有作用力，物体间力的作用是相互的，水对火箭有作用力，故A错误； B．火箭喷完水后，仍可以向前飞行一段距离是因为火箭具有惯性，故B错误； C．火箭在空中飞行时，运动的方向和速度的大小发生改变，处于非平衡状态，受到非平衡力，故C正确； D．如果火箭向上飞行，若它所受的力全部消失，它一定沿向上的方向做匀速直线运动，故D错误。 故选C。 3．水火箭构造如图所示。用气筒向瓶内打气，瓶内上方气体压强达到一定程度，高压气体将橡皮塞压出，并不断向下喷水，瓶子竖直加速飞向高空，接着减速上升，最后落到地面。关于水火箭的工作原理和过程，下列说法正确的是（　　）    A．水火箭起飞的动力来自水火箭对橡皮塞的推力 B．水火箭在上升时的动力来自惯性力 C．水火箭升空说明力的作用是相互的 D．瓶子受到的推力减小到等于瓶子重力时就会向下掉 【答案】C 【详解】ABC．高压气体将橡皮塞压出，并不断向下喷水时，高压气体对水有一个向下的力，由于力的作用是相互的，所以水会把水火箭推向上方，于是火箭升空，则可知水火箭起飞的动力来自水对火箭的推力；惯性是物体的一种属性，惯性不是力，故AB错误，C正确 D．瓶子先加速上升，受到的推力减小到等于瓶子重力时，瓶子的速度达到最大，接着减速上升，最后落到地面上，故D错误。 故选C。 4．某学校的同学们制作了水火箭并且成功“发射”，与真正的运载火箭类似，水火箭也是依靠向后喷射物质从而获得推力，区别只是运载火箭喷射的是高温燃气，而水火箭喷射的是水。关于推力对水火箭升空的影响一些分析正确的是（　　） A．推力改变了水火箭的运动状态 B．推力的大小不影响水火箭升空高度 C．推力的方向不影响水火箭升空高度 D．推力的作用点不影响水火箭升空高度 【答案】A 【详解】A．力的作用效果有：可以改变物体的形状和运动状态。推力使水火箭由静止开始向上运动，改变水火箭的运动状态，故A正确； BCD．力的大小、方向、作用点都会影响力的作用效果。故推力的大小、方向、作用点都会影响水火箭的升空高度，故BCD错误。 故选A。 5．如图，浙江安吉一位老师带领学生用塑料瓶制作的水火箭发射成功，迅速走红！舱体主要由饮料瓶衔接而成，把水注入“动力舱”，加入高压，在反冲力的作用下，“水火箭”快速升空。水火箭升空，利用了物体间力的作用是 ，使水火箭获得上升的推力，该力的施力物体是 （填“空气”或“喷出的水”），该现象表明力能改变物体的 。    【答案】 相互的 喷出的水 运动状态 【详解】[1][2]当一个物体对另一个物体有力的作用时，另一个物体也同时对这个物体有力的作用，水火箭向下喷水，同时喷出的水对水火箭有力的作用，利用了物体间力的作用是相互的，使水火箭获得上升的推力的施力物体是喷出的水。 [3]水火箭升空，运动状态发生改变，该现象表明力能改变物体的运动状态。 6．如图所示是同学们制作的水火箭，用打气筒向瓶内充入足够的空气时，瓶内的水向下喷出，水火箭向上飞起.水火箭飞起所涉及的力学原理是 ，水火箭最终落回地面，是因为水火箭受到 的作用。 【答案】 力的作用是相互的 重力 【详解】[1]瓶内的气体对水提供一个向下的力，使水向下喷出，根据力的作用是相互的，水也会对空气提供一个向上的力，使水火箭向上运动，所以水火箭飞起所涉及的力学原理是力的作用是相互的。 [2]水火箭最终落回地面,说明水火箭受到地球的引力，即受到重力的作用。 7．老师带领学生用塑料瓶制作水火箭，舱体主要由饮料瓶衔接而成，把水注入“动力舱”，加入高压，在反冲力的作用下，“水火箭”即能快速升空。如图是水火箭发射升空时的情景，水火箭升空时，根据物体间力的作用 的，使水火箭获得上升的推力，该力的施力物体是 （选填“空气”或“喷出的水”），水火箭在加速上升过程中处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。 【答案】 是相互 喷出的水 非平衡 【详解】[1]火箭里面的水受到压力作用向下喷出，它也会对火箭产生一个向上的作用力，这是因为力的作用是相互的。 [2]使火箭升空的力是喷出的水对火箭的作用力，施力物体是喷出的水。 [3]处于平衡态的物体始终保持静止状态或者匀速直线运动状态，水火箭在加速上升，不是平衡态。 8．将制作好的水火箭竖直立于地面，如图甲所示。用打气筒向瓶内打气，瓶内压强足够大时，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。 （1）水火箭向下喷水的过程中，水火箭对水向下的作用力 （选填“大于”、“等于”或“小于”）水对它向上的作用力； （2）图乙是水火箭发射后的速度随时间变化的图像，请选出水火箭发射后受到平衡力的时刻。 （选填“t1”、“t2”或“t3”）。 【答案】 等于 t1 【详解】（1）[1]水火箭向下喷水的过程中，水火箭对水向下的作用力与水对它向上的作用力是一对相互作用力，大小相等。 （2）[2]分析图乙可知，0～t1时间段内，水火箭做加速运动，水对火箭向上的推力大于水火箭的重力，这个过程水的推力减小，到t1时刻推力等于重力，二力平衡；t1～t2时刻推力小于重力，水火箭开始做减速运动，直到t2时刻推力变为0，然后火箭在重力作用下向下做加速运动。所以水火箭发射后受到平衡力的时刻为t1。 9．如图，子轩同学正在给用饮料瓶自制的水火箭“打气”.在该过程中，可以近似地认为水火箭的体积不变，而在瓶内气体达到一定的量后，瓶中气体将把水推出，同时水火箭迅速升空，并依靠惯性向前飞行。       (1)给水火箭打气时，瓶内气体质量 ，密度 （填“变大”“变小”或“不变”）； (2)水火箭在空中飞行时，其运动状态 （填“变化”或“不变”）.若空气对水火箭的作用力忽略不计，请在图中作出水火箭的受力示意图。 ( ) 【答案】(1) 变大 变大 (2) 变化 【详解】（1）[1][2]给水火箭打气时，水火箭中空气变多，所以质量变大，而水火箭的体积不变，根据可知，密度变大。 （2）[1]水火箭在空中飞行时，其运动方向在变化，因此其运动状态变化。 [2]水火箭迅速升空，并依靠惯性向前飞行，若空气对水火箭的作用力忽略不计，则仅受重力作用，重力的方向竖直向下，从重心竖直向下画一条线段，在末端画上箭头，标出符号G，如图所示： 【题型二制作“水火箭”】 10．某科技小组利用塑料瓶、打气筒、橡皮塞、水等制作了水火箭，如题图甲所示，制作好后，在塑料水瓶中装入适量的水，在尾部塞好橡皮塞后放在发射架上，用打气筒向瓶内打气，当瓶内水面上方气压达到一定程度时，高压气体将水和橡皮塞从瓶口冲出，水火箭向下喷水，水火箭飞向远处。 （1）高压气体将水和橡皮塞冲出，水火箭向下喷水，火箭飞向高空，这利用了 原理，锥形箭尖的设计，是为了减小飞行中的 。瓶身用的是密度较小的塑料瓶，目的是减小水火箭的 ，使其惯性较小，容易飞出； （2）水火箭成功飞出后，科技小组想让水火箭飞得更远，于是提出了问题：水火箭飞行的距离与什么因素有关呢?他们猜想可能与发射的角度有关。你认为影响因素还有 （写出一点即可）； （3）科技小组继续探究水火箭飞行的距离与发射角度的关系； ①为了排除其他因素的影响，他们需要控制其他因素不变，改变 ，然后进行实验探究； ②科技小组根据记录的实验数据作出如图乙所示的图像，由图像可知，随着发射角度的增大，水火箭的飞行距离 。 【答案】 力的作用是相互的 阻力 质量 水火箭内水的质量 发射角度 先变大后变小 【详解】（1）[1] 物体间力的作用是相互的，高压气体将水和橡皮塞冲出，水火箭向下喷水，火箭受到水对其向上的力飞向高空。 [2] 锥形箭尖的设计，是为了减小飞行中的空气阻力，使水火箭飞得更高。 [3] 惯性只跟质量有关，瓶身用的是密度较小的塑料瓶，目的是减小水火箭的质量，使其惯性较小，容易飞出。 （2）[4] 水火箭飞行的距离还可能与水火箭内水的质量、瓶内气压等因素有关。 （3）[5][6] 根据控制变量法，探究水火箭飞行的距离与发射角度的关系，需要控制其他因素不变，改变发射角度，然后进行实验探究；由图像可知，随着发射角度的增大，水火箭的飞行距离先变大后变小。 11．2024年4月25日20时59分，搭载神舟十八号载人飞船的长征二号F 遥十八运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。观看发射视频后，各学习小组结合已学习的力学知识，制作了 如图甲所示的“水火箭”，在容积为2L的废弃饮料瓶中装入适量的水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住后竖直放在发射架上，利用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞被推出，瓶内的水向下喷出，水火箭迅速竖直向上飞起。同学们对同一个水火箭能飞行的最大高度产生了 兴趣，于是提出问题：水火箭能飞行的最大高度与哪些因素有关？接着他作出以下猜想； 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多少有关。 请回答下列问题：（不考虑水火箭容积变化） （1）瓶内的水向下喷出的同时水火箭向上运动，这是因为力的作用是 的； （2）物理老师对同学们的设计提出了在饮料瓶底部位置配置上火箭顶端的导流罩，可以减小“水火箭”飞行时受到的阻力的建议。各学习小组设计了如下图的不同形状的导流罩，其中设计合理的是 （填字母）； A．       B． C．        D． （3）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 来间接反映上升的最大高度； （4）在探究猜想①时，小明控制瓶内水量一定，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为如图乙所示的图像，分析图像可以得到：水火箭飞行的最大高度随起飞前瓶内最大气压的增大而 （选填“增大”或“减小”）； （5）在探究猜想②时，小明控制瓶塞松紧程度一定，改变瓶内水的多少，通过多次实验；并将记录的数据绘制为如图丙所示的图像，于是得到了起飞前瓶内的最大气压一定时；水火箭飞行最大高度随瓶内的水量先增大后减小的结论，根据这一实验过程得出的结论 （选填“可信”或“不可信”），理由是 。 【答案】 相互 B 时间 最大气压 增大 不可信 没有控制气体的体积一定 【详解】（1）[1]瓶内的水向下喷出，水火箭给水一个向下的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向上的力，水火箭向上运动。 （2）[2]由图可知，可以减小水火箭飞行时受到的阻力是圆锥形作为火箭的顶端，故B符合题意，ACD不符合题意，故选B。 （3）[3]火箭上升的高度越高，到落地时所需的时间就越大，所以实验中可以测量水火箭从发射到落地的时间来间接反映这个高度。 （4）[4]在探究猜想①时，可能与起飞前瓶内的最大气压有关，根据控制变量法可知，实验中要控制瓶内水量一定，通过改变瓶塞的松紧程度从而改变水火箭起飞前最大气压的大小。 [5]根据乙图可知，起飞前瓶内最大气压越大，水火箭飞行的高度就越高，水火箭飞行的最大高度随起飞前瓶内最大气压的增大而增大。 （5）[6][7]在探究猜想②时，根据控制变量法可知，需要控制气压相同，瓶内气体的体积相同，水的质量不同，而实验中改变了水的质量，会改变瓶内气体的体积的大小，所以实验结论是不可信的。 12．水火箭是寓教于乐、科技含量高，深受广大青少年喜爱的动手、动脑的科普教材。可以让学生直观了解导弹，运载火箭的发射升空，回收的过程，导弹的飞行与飞机的飞行原理及不同点。在制作时，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，配置上火箭顶端的导流罩就完成了水火箭的制作，在试验时，灌入适量的水，利用打气筒充入空气到达一定的压力后发射。利用水和空气的质量之比(水的密度是空气的771 倍)，压缩空气把水从火箭尾部喷出，在反作用力下，水火箭快速上升。其结构示意如图所示。在一次训练中，小明对水火箭水平方向飞行距离的影响因素产生了兴趣，接着他作出以下猜想： ①可能与加水体积的多少有关系 ②可能与发射的角度有关系 请回答下列问题：  (不考虑水火箭容积变化和空气阻力) （1）在探究猜想①时，使用同一支水火箭，依次加0mL，50mL，100mL，150mL，200mL，250mL水，每次用同样的打气筒加压15次，每组实验进行三次，调整箭体与水平地面夹角为40度，实验时无风，测量发射点到落地点的水平距离记录如下表： 水平距离 (m) 水的体积 (mL) 次 数 0 50 100 150 200 250 第一次 3.20 40.1 44.3 71.6 55.6 46.2 第二次 3.25 35.3 42.6 66.3 59.2 42.4 第三次 3.40 33.6 50.5 63.1 56.3 48.9 平均值 3.28 36.33 45.80 67.00 57.03 45.83 根据实验数据得出：当水的体积为 mL时水火箭水平方向飞行距离最远； （2）瓶内的水向后喷出，水火箭向前运动，这是因为物体间力的作用是 的； （3）当水火箭竖直向上发射时，无法直接测量水火箭发射的最大高度，这时可以测量水火箭从发射到落地时的 来间接反映发射的高低情况； （4）探究猜想②时，选用同一支水火箭，控制水量和气压一定，依次改变其发射角度(“发射角度”指水火箭与水平面的夹角大小) 为20°、30°、40°、50°、60°。并记录水平方向飞行距离如下表： 发射角度(度) 20 30 40 50 60 水平距离(m) 31.32 43.60 53.07 49.82 35.42 其他条件相同的情况下，水平方向飞行距离与发射角度的关系是 ； （5）除上述探究过的影响因素外，你认为还有哪些因素可能会影响水火箭的水平方向飞行距离: (写出一条)。 【答案】 150 相互 时间 发现距离随发射角度的增加先变大后变小 打气的次数等 【详解】（1）[1]由表中数据知道，当体积从0mL，50mL，100mL，150mL，200mL，250mL水，过程中水火箭水平方向飞行距离在增大，当体积为150mL时水火箭水平方向飞行距离在减小，故体积为150mL时水火箭水平方向飞行距离最远。 （2）[2]瓶内的水向后喷出，水火箭给水一个向前的力，由于物体间力的作用是相互的，水给水火箭一个向前的力，水火箭向前运动。 （3）[3]火箭上升的高度越高，到落地时所需的时间就越大，所以实验中可以测量水火箭从发射到落地的时间来间接反映这个高度。 （4）[4]分析数据知道，发射角度由20°到40°时，飞行距离逐步变远，而超过40°以后，飞行距离随着发射角度的增加却越来越近，结论是：飞行距离随发射角度的增加先增大后减小。 （5）[6]除上述探究过的影响因素外，水火箭自身的质量或者打气的次数都可能会影响水火箭的飞行距离。 13．2023年5月30日9时31分，搭载神舟十六号载人飞船的长征二号F遥十六运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。观看了发射视频后，物理老师给同学们布置了一个实践性作业，要求各学习小组结合已经学习的力学知识，开展制作“水火箭”的项目式学习。    【项目任务】每个小组制作一个“水火箭”，并通过比赛评选出“最佳飞行”奖。 【项目导引】（1）长征二号F遥十六运载火箭点火后向下喷出熊熊烈焰，火箭随即挟烈焰腾起。水火箭也是利用这一原理发射升空的：用打气筒不断向瓶内打气，瓶内气压增大，当气压达到一定值时，瓶塞脱落，向下喷出水，产生反推力，飞行了。运载火箭和“水火箭”飞行利用的物理学知识是 ； 【方案设计】 （2）考虑到“水火箭”的动力只能由水和空气提供以及制作材料的限制等，同学们设计了如图所示的作品：在容积为2L的废弃饮料瓶中装入适量的水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住。物理老师对同学们的设计提出了在饮料瓶底部位置配置上火箭顶端的导流罩，可以减小“水火箭”飞行时受到的阻力的建议。各学习小组设计了以下形状的导流罩，其中设计合理的是 ；    【项目实施】 （3）各个小组制作好了“水火箭”后开展飞行比赛，发现“水火箭”在竖直方向飞行上升的高度不容易测量。同学们讨论后认为可以通过测量 来评选出“最佳飞行奖”；（写出一种方法即可） 【评价反思】 （4）比赛中，有的小组的“水火箭”飞行效果差。同学们发现从工程的角度看，需要考虑该装置的气密性。请你帮忙提供一个检查该装置气密性的方法 。 【答案】 物体间力的作用是相互的 B 飞行时间 见解析 【详解】（1）[1]运载火箭向下喷气，受到空气的反作用力，向上升空；水火箭向下喷水，受到空气的反作用力，向上升，这都是利用了“力的作用是相互的”这一物理知识工作的。 （2）[2]图示形状的导流罩中，圆锥形的导流罩对减小水火箭飞行时受到的阻力效果最好，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 （3）[3]水火箭发射后，其最高点不易确定，所以上升高度不易测量。而水火箭起飞及落地时间较易测量，所以可通过测量飞行时间来评选出“最佳飞行奖”。 （4）[4]将水火箭放入水中，用力挤压看是否有气泡产生，有气泡产生，气密性不好，无气泡产生，气密性好。 14．如图甲所示，某学校组织的科技节上，小明等几个同学在老师的指导下制作的水火箭顺利发射并通过降落伞成功回收，赢得全校师生的一致好评。他们用到的实验器材有：大号饮料瓶、气筒、自行车气门芯。铁丝、橡皮塞、塑料片、双面胶、水等。水火箭构造如图乙所示。他们小组一边操作，一边给观众介绍水火箭的工作过程：在瓶中装适量的水，塞好瓶塞后放在发射架上，用气筒向瓶内打气，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的同时，瓶就飞向高空。 （1） “高压气体将水和橡皮塞从瓶口压出的同时，瓶就飞向高空”这句话涉及的物理知识有： ① ；②力可以改变物体的运动状态等； （2）水火箭上升到最大高度时在 的作用下开始下落，降落伞被打开后水火箭做减速运动，最后匀速落回地面。 （3）实验完成后小明又提出了问题：水火箭上升高度与什么因素有关呢？小组同学通过多次实验过程的经验进行了猜想； 小明猜想：可能与瓶中气体的压强有关； 小李猜想：可能与瓶中水的体积有关； 小刘猜想：可能与瓶子的形状有关； （4）实验小组通过实验发现，橡皮塞插入深度不同，橡皮塞被冲出前用气筒充气次数不同（设充一次气气量相同），他们选用同一可乐瓶，瓶中水量均为200mL。改变橡皮插入的深度进行实验，分别记录橡皮塞被冲出前的充气次数，及水火箭上升的高度，实验结果如下： 橡皮塞插入深度 浅 深 更深 气筒充气次数 3 9 18 高度/m 2 5 10 通过对上述实验数据分析可验证 的猜想是正确的； （5）实验小组经过讨论思考发现，橡皮塞插入瓶口的深度的加深，其实是增大了橡皮塞与瓶口的 力，从而增大了橡皮塞与瓶口的摩擦力，使橡皮塞不易被压出，实现了增大瓶内气压的目的，请你帮助实验小组再想一个增大摩擦力的方法： 。 【答案】 力的作用是相互的 重力 小明 压力 增大橡皮塞和瓶口内壁的粗糙程度 【详解】（1）[1]把瓶和高压气体看成一个整体，瓶和高压气体对水产生一个向下的力的同时，水也对瓶和高压气体产生一个向上的力，使瓶子向上飞出，这一过程利用到了“力的作用是相互的”知识。 （2）[2]当瓶子到达最高点时，瓶子受到了竖直向下的重力，使瓶子下落。 （4）[3]他们选用同一可乐瓶，瓶中水量均为200mL，即实验中保持瓶的形状相同，瓶中水的体积相同，又由数据可知，每次实验充入瓶中的气体不一样多，即实验中改变瓶中的气压，说明它们探究的是小明的猜想。 （5）[4][5]由图可知，橡皮塞的形状是前小后大，说明塞入瓶口越深对瓶口的挤压越大，增加了橡皮塞与瓶口的压力；摩擦力的大小除了与接触面间的压力大小有关，还与接触面的粗糙程度有关，所以可以通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。 15．学校科技社团的同学们买了一个水火箭，如图1，大家想知道影响水火箭上升高度的因素有哪些？他们拆开火箭画出火箭的结构示意图分别如图2所示，讨论后大家认为可能与动力仓内刚上升时气压的大小和动力仓内装有水的质量有关。 为验证上述猜想，他们根据设计制作水火箭。他们用橡皮塞塞紧动力仓，形成一个密闭的空间，将气体打入动力仓，使其内部气压增大，当气压达到预定值时，启动开关使仓口与橡皮塞脱离，动力仓内的水通过排气阀向下喷出，水火箭便快速飞出。如图。 实验一：使用相同的水火箭和相同的水量，改变测量动力仓内的气压，记录水火箭的最高飞行高度，测得数据如下表： 气压/（×105Pa） 2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 高度/m 6 8 15 20 21 实验二：为验证猜想2，控制动力仓内气压为3.0个标准大气压，改变动力仓内装有水的质量，绘出最高飞行高度与水的质量的关系图像如图3所示。 分析实验原理和数据： (1)原理分析：“向下喷水才能使水火箭向上飞”所包含的科学原理是物体间力的作用是 及力可以改变物体的 ； (2)探究影响水火箭上升高度的因素，用到的实验方法是 ； (3)根据实验一的操作并分析表中数据，可初步得到的结论是 ； (4)有人提出分析实验二图中情况认为，当水量为225g时水火箭的飞行高度为最高。但有人认为的结论不一定准确，还需要补充实验，则需要的补充实验是 。 【答案】(1) 相互的 运动状态 (2)控制变量法 (3)相同的水火箭和相同的水量，气压越大，火箭上升的高度越大 (4)在225g附近改变水的质量大小，进行多次实验 【详解】（1）[1]水火箭向下喷水时，水受到向下的力，水火箭向上飞，水火箭受到向上的力，所以力的作用是相互的。 [2]水火箭受到力向上飞，由静止状态变为运动状态，所以力可以改变物体的运动状态。 （2）由实验一可知，使用相同的水火箭和相同的水量，改变测量动力仓内的气压，所以实验中运用了控制变量法。 （3）由实验一的操作可知，实验中使用相同的水火箭和相同的水量，改变测量动力仓内的气压，分析表中数据发现，气压越大，水火箭的最高飞行高度越高，所以可初步得到的结论是相同的水火箭和相同的水量，气压越大，火箭上升的高度越大。 （4）根据图像知，质量从185g到250g，水火箭的最高飞行高度的变化趋势先变大后变小，但不一定是在225g是最大值，所以需要在225g附近改变水的质量大小，进行多次实验，得出规律。 1 / 9 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$