2.4 空间探索 分层练习 2026-2027学年浙教版科学八年级上册

**基本信息** 浙教版科学八年级上册2.4空间探索分层练习，通过基础巩固、能力提升、拓展培优三层设计，实现从单一知识点记忆到综合探究实践的进阶，适配新授课知识巩固与科学观念、探究实践等核心素养培养。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础巩固练|中国航天工程、探月工程、牛顿第一定律等基础概念|选择、填空题为主，直接考查核心知识点记忆与理解| |能力提升练|力的相互性、惯性、实验分析（水火箭）等知识应用|结合水火箭实验情境，设置选择、实验题，强化知识迁移能力| |拓展培优练|项目化探究（水火箭制作、测试、改进）|综合实验题，涉及数据处理、方案设计，培养科学思维与探究实践能力|

浙教版科学八年级上册 2.4 空间探索 分层练习 一、基础巩固练 1．1992年，我国正式确认中国载人航天工程“三步走”发展战略。中国载人航天工程三步走战略的第一步是(　　) A．建造载人空间站 B．实现载人飞船与空间飞行器交会对接 C．发射载人飞船，开展空间实验 D．进行深空探测 2．我国探月工程“嫦娥工程”分三个阶段，即“无人月球探测”“载人登月”“建立月球基地”。目前该工程已进入的阶段是(　　) A．“无人月球探测”阶段 B．“载人登月”阶段 C．“建立月球基地”阶段 D．各阶段任务均已完成 3．科技节期间，小实参与了水火箭比赛，当水火箭飞行至最高点(如图A位置)，此时若所有外力全部消失，水火箭的运动方向为（　　） A．水平向左 B．竖直向下 C．静止不动 D．向左上方 4．如图所示的飞天科幻画作品展示了火箭升空的画面．若在发射现场，关于火箭升空的过程，下列说法正确的是（　　） A．利用了力的作用是相互的 B．火箭及燃料质量保持不变 C．火箭不再受到重力的作用 D．火箭始终做匀速直线运动 5．“太空抛物” 实验中，王亚平抛出的 “冰墩墩” 做匀速直线运动，与地面上抛物轨迹弯曲相比，差异的主要原因是（　　） A．太空中物体质量变小 B．太空中没有重力和空气阻力 C．太空中力的作用效果消失 D．冰墩墩在太空中不受任何力 6．2004年，中国启动　 　探测工程，并命名为“嫦娥工程”；2021年，“天问一号”探测器(如图甲所示)成功登陆　 　，“祝融号”火星车(如图乙所示)开始工作；同一年，我国又成功将“羲和号”太阳探测科学技术实验卫星送入预定轨道，标志着我国正式进入“探日时代”。 7．嫦娥三号月球车在月球表面行驶时，受到的重力约为地球表面的1/6，若其在地球表面质量为140kg，在月球表面质量为　 　kg，重力约为　 　N（g取10N/kg）。 二、能力提升练 8．中国空间站作为国家级太空实验室，也是重要的太空科普教育基地，蕴含得天独厚的丰富教育资源。下列实验中不能在中国空间站里完成的是（　　） A．做凸透镜成像实验 B．用天平和量筒测量物体的密度 C．探究影响滑动摩擦力大小的因素 D．验证牛顿第一定律 9．2025年4月24日是第十个“中国航天日”，小科制作了“水火箭”。如图是“水火箭”的简易原理图，使用打气筒向“水火箭”内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从“水火箭”底部向下快速喷出，从而使“水火箭”升空。结合题中信息，判断以下说法正确的是( ) A．用力打气，瓶体膨胀起来，说明力可以改变物体的运动状态 B．“水火箭”向下喷水的过程中，“水火箭”对水向下的力大于水对“水火箭”向上的力 C．“水火箭”向下喷水的过程中，“水火箭”的惯性减小 D．“水火箭”喷完水后，若所受的力全部消失，它将静止不动 10．如图甲所示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．如图乙所示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 11． 某校项目化实验小组的同学利用可乐瓶等材料制作水火箭(如图甲所示)，并进行 飞行高度测试实验。水火箭的结构如图乙所示。 实验过程：将水火箭竖立于地面，用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时， 瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直向上飞。 （1）水火箭向下喷水，水火箭却向上飞行是由于受到　 　 施加的力。 （2）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 　 　 来间接反映这个高度。 （3）如图丙所示，小组同学用频闪照相机拍下了水火箭从A 处起飞，到C 处达到最高点的 运动情况，照相机每隔0.2s 曝光一次，从照片可以看出，水火箭运动情况是 　 　(填“匀 速”或“变速”)直线运动。 12．塑料瓶在科学实验中常被用作简易器材。请根据下图回答问题： （1）如图甲，用手挤压塑料瓶，瓶壁向内凹陷，说明力可以改变物体的　 　。 （2）图乙为自制的水火箭，其结构如图丙所示。当瓶内高压空气将水向下喷出时，水火箭竖直向上飞升，使火箭升空的力是　 　(选填“高压空气对水的推力”或“水的反冲推力”)。 （3）若水火箭竖直升到最高点时，所有外力突然消失，则它将保持　 　状态。 13．校园科技节开展了水火箭的项目化学习研究： 【项目主题】制作一个一级水火箭 【项目内容】在瓶内装入一定量的水，再用带有阀门的瓶塞将瓶口塞住，利用打气筒向瓶内打气，当气压足够大时，打开阀门，瓶内的水向下喷出，水火箭升空。 【项目实施】制作水火箭准备的材料清单如下： 饮料瓶、带阀门的金属管、彩纸、玻璃胶、降落伞材料、棉线、密封胶。 制作好如图甲水火箭，试飞时控制其它条件不变，项目组不断改变装水量占瓶内容量的比例，记录多组升空高度的数据，如表所示： 装水量占瓶内容量的比例 1/5 1/4 1/3 1/2 2/3 升高的高度 26m 30m 35m 24m 15m 【项目评价】 等级 优秀 良好 待改进 指标 能升空，高度不低于30m；稳定性好，落地后水火箭主体完好，能反复回收使用 能升空，高度低于30m，但高于20m；稳定性好，落地后水火箭主体基本完好，简单加固后能再次使用 能升空，离度低于 20m；稳定性差，落地后水火箭主体受损，且无修复价值 请结合以上材料，回答以下问题： （1）使水火箭升空的施力物体是　 　(选填“空气”或“水”)； （2）根据实验得到的数据，项目组可得到的结论是　 　； （3）图乙是某小组制作的水火箭，其水量约占火箭容积的 1/3.根据项目评价量表该水火箭被评为待改进。请结合材料清单对水火箭进行改进，使其等级能接近或达到良好指标　 　(与出一条)。 14．某同学在老师指导下开展了“制作水火箭”的项目化学习：如图甲，往550mL的瓶中加入适量的水，塞好瓶塞后放在发射底座上，用气管向瓶内打气，当瓶内气体压强达到一定程度时，高压气体会将水和橡皮塞从瓶口压出，水火箭飞向高空，发射成功后，测量水平方向的射程。 序号 液体种类 液体体积/毫升 倾角/度 平均射程/米 1 水 100 30 16.4 2 水 200 30 7.7 3 水 300 30 6 4 水 200 15 6.5 5 水 200 45 24 6 水 200 60 14.5 （1）实验中测量液体体积的工具是　 　。 （2）如图乙为水火箭的结构示意图。水火箭通过向下喷水使自身升空，说明　 　。 （3）改变瓶中的水量及发射倾角，多次实验，实验结果如表所示。某次实验时瓶中的水量为 150mL，测得平均射程为 7.7m，则此次的发射角度可能是____。 A．15° B．30° C．45° D．60° 15．某项目化学习小组利用可乐瓶等材料制作水火箭（如图甲），并进行飞行高度测试实验。将水火箭竖立于地面，用打气筒向瓶内打气，当瓶内气压足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就竖直地向上飞。某次发射中水火箭的飞行速度与飞行时间的关系如图乙所示。下列关于水火箭飞行的说法中不正确的是 A．第5秒时速度达到最大 B．第8秒时高度达到最高 C．0～5秒时速度不断增大 D．5～8秒时高度不断降低 三、拓展培优练 16．某校项目化学习小组在水火箭设计制作测试过程中，提出了下列问题并进行了讨论。 【制作】制作水火箭时，在水火箭顶部安装导流罩的目的是　 　。 【测试】测试水火箭上升的高度：①在水火箭内胆装入一定体积的水，将其放置在已固定好的发射架上。②用打气筒给水火箭打气，当瓶内气压达到一定值时，打开开关发射。③测出水火箭的上升高度，多次实验取平均值。 在发射测试中难以直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以通过测量　 　来间接比较这个高度。 【评价】下表是制作水火箭评价量表： 评价等级 优秀 合格 待改进 评价指标 结构稳固 结构稳固 结构稳固 飞行时平稳不翻滚 飞行时平稳不翻滚 飞行时翻滚 降落时箭体不损坏 降落时箭体损坏 降落时箭体损坏 在测试过程中发现小组制作的水火箭飞行时箭体平稳不翻滚，降落时箭体损坏。则该小组制作的火箭根据指标可评为　 　。 【改进】为了使水火箭能重复使用，请你提出一条改进措施：　 　。 17．某项目小组利用塑料瓶、打气筒、橡皮塞、水等制作了水火箭并对其性能进行了探究。 【项目原理】 （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，其原理是：　 　。 【项目方案】在废旧饮料瓶内装入适量水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，最后配置上由废纸箱改造而成的火箭外壳、导流罩及底座，即可完成如图甲的“水火箭”，简化模型如图乙。 （2）水火箭的瓶身用密度较小的塑料瓶，是为了减小水火箭的　 　，使其惯性较小，容易飞出。 （3）【项目实施】发现同一水火箭装有不同水量时的最大飞行高度不同。根据这一现象，同学们提出：水火箭竖直发射时，最大飞行高度与装置内的水量之间存在什么关系? ①用5个相同的塑料瓶，制成水火箭。 ②向上述水火箭内分别加入155mL、185mL、225mL、250mL、300mL 的水。 ③向瓶中充气到瓶内气压相同，同时打开排气阀竖直向上发射，拍摄水火箭的飞行视频。 ④借助视频分析软件，得到各个水火箭的最大飞行高度数据如表： 加入的水量/mL 155 185 225 250 300 最大飞行高度/m 14.2 16.1 18.9 20.1 20.5 分析本实验的数据，可以得到的结论是：在一定范围内，　 　。 18．某校项目化实验小组利用可乐瓶等材料制作水火箭(如图甲)，并进行飞行高度测试实验、水火箭的结构如图乙所示。将水火箭竖立于地面，用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直向上飞。 （1）可乐瓶内的水向后喷出，水火箭就向前飞出，这-现象说明了　 　； （2）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　 　来间接反映这个高度。 （3）以下是水火箭的部分评价量表： 评价指标 优秀 合格 待改进 功能性 火箭能顺利升空，在空中的上升时间t≥6秒 火箭能顺利升空，在空中的上升时间3 秒≤t<6秒 火箭能顺利升空，在空中的上升时间t<3秒或不能升空 图丙是小组同学实验时水火箭的速度和时间的关系，请结合评价量表的功能性指标，对该水火箭进行评价并说明理由。 （4）拓展延伸：小组同学对水火箭水平飞行的距离与哪些因素有关的问题进行了进一步研究，并设计了多个方案。其中的一个方案是 ：在容积为2000mL 的可乐瓶内装上不同体积的水，每次发射的角度均为20度，向瓶内打气直至橡皮塞从瓶口冲出，使水火箭向前飞出。下表是他们在实验中收集到的数据： 可乐瓶的容积： 2000mL 发射角度 20度 装水量(mL) 300 400 500 600 700 第一次距离(m) 18.28 19.6 20.95 19.95 16.98 第二次距离(m) 17.42 20.3 24.36 23.36 14.36 第三次距离(m) 22.33 19.58 21.32 21.34 19.34 平均距离(m) 19.34 19.83 22.21 21.55 16.89 由该实验方案可知，他们研究的问题是　 　 （5）分析表中数据可得出的结论是：　 　 （6）小明还想探究水火箭的水平飞行距离与发射角度是否有关.请你帮他设计出主要的实验步骤：　 　 19．如图甲所示为小柯制作的水火箭设计图。他在可乐瓶中装人适量的水，再用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，最后配置上火箭顶端的整流罩。他将水火箭竖立于地面，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。 （1）若水火箭装水前的质量为250g，装水后发射前的总质量为 1kg，则当水火箭喷完水到达最高点后向下掉落时，水火箭自身的重力为　 　. （2）图乙为水火箭发射后的速度时间数据图，则t、t0、t4时刻中水火箭上升时受到推力等于阻力的时刻为　 　 答案解析部分 1．【答案】C 【知识点】中国的航天事业 【解析】【分析】本题考查中国载人航天工程 “三步走” 发展战略，第一步是把航天员送入太空并安全返回，开展相关空间实验。 【解答】A、建造载人空间站是三步走战略的第三步，所以 A 不符合题意； B、实现载人飞船与空间飞行器交会对接属于第二步任务，所以 B 不符合题意； C、发射载人飞船，开展空间实验，是三步走战略的第一步，所以 C 符合题意； D、进行深空探测不属于载人航天工程三步走的内容，所以 D 不符合题意； 故答案为：C。 2．【答案】B 【知识点】人类对月球和火星的探测 【解析】【分析】本题考查我国 “嫦娥工程” 的发展阶段，核心是区分 “无人月球探测”“载人登月”“建立月球基地” 三个阶段的推进现状，明确当前所处的阶段。 【解答】A、我国 “嫦娥工程” 已完成无人月球探测 “绕、落、回” 三步走战略，所以 A 不符合题意； B、载人登月计划目标是 2030 年前实现，目前处于关键技术研发和验证阶段，所以 B 符合题意； C、建立月球基地属于远期规划目标，当前仅处于前期勘查和技术准备阶段，尚未进入该阶段，所以 C 不符合题意； D、载人登月和建立月球基地均未完成，并非各阶段任务均已完成，所以 D 不符合题意； 故答案选B。 3．【答案】A 【知识点】牛顿第一定律；水火箭模型 【解析】【分析】由牛顿第一定律可知，一切物体在不受力时，运动状态不会发生改变，将保持静止或匀速直线运动状态。结合图中A点水火箭的运动方向进行分析判断。 【解答】根据牛顿第一定律（惯性定律），当一个物体不受外力作用时，它将保持原来的运动状态不变。在水火箭飞行至最高点（A位置）时，它的竖直速度为零，只有水平向左的速度。因此，如果所有外力全部消失，水火箭将保持水平向左的运动状态。 故答案为：A。 4．【答案】A 【知识点】机械运动的分类；力的作用是相互的；火箭模型 【解析】【分析】相互作用力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线、两个物体上。 【解答】A、火箭升空利用 “物体间力的作用是相互的”，燃料燃烧产生的气体向后喷出，对火箭产生向前的反作用力，故A 正确； B、火箭发射过程中燃料燃烧，质量减小，故B 错误； C、火箭始终受重力作用，只是升力大于重力，故C 错误； D、火箭升空时速度不断增大，做加速运动，故D 错误。 故答案为：A。 5．【答案】B 【知识点】质量及其特性；力的作用是相互的；人类对月球和火星的探测 【解析】【分析】质量指的是物体所含物质的多少，与物体的位置、状态等无关，重力大小与物体的位置有关。 【解答】B、地面抛物受重力和空气阻力，轨迹弯曲；太空中近似失重且无空气阻力，物体几乎不受外力，保持匀速直线运动，故B正确； A、质量是属性，与物体的位置无关，可知质量不变，不变，故A错误； C、力的作用效果仍存在，故C错误； D、太空中仍受万有引力，故D错误。 故答案为：B。 6．【答案】月球；火星 【知识点】人类对月球和火星的探测；中国的航天事业 【解析】【分析】 嫦娥工程：2004年，中国启动月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。该工程计划通过无人探测器对月球进行探测，包括绕月、落月和采样返回等任务。 【解答】嫦娥计划是探月工程的名称。 2021年，“天问一号”探测器成功登陆火星，“祝融号”火星车开始工作。这是中国首次火星探测任务，实现了火星的环绕、着陆和巡视探测。 7．【答案】140；233.3 【知识点】质量及其特性；重力的大小；人类对月球和火星的探测 【解析】【分析】质量指的是物体所含物质的多少，其大小与物体的位置、状态等无关，重力等于质量与g的乘积。 【解答】质量是属性，与位置无关，可在月球表面其质量仍为 140kg。 在月球上受到的重力 G=1/6×140kg×10N/kg≈233.3N。 8．【答案】B 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；牛顿第一定律；影响摩擦力大小的因素；中国的航天事业 【解析】【分析】与重力无关的实验可以在空间站中完成。 【解答】A、凸透镜成像是基于光的折射原理，与重力无关，因此在空间站中可以完成，故A不符合题意； B、天平是利用重力平衡原理工作的，在微重力环境下无法使用，故B符合题意； C、滑动摩擦力大小与压力大小有关，处于微重力条件下压力几乎为零，但是可以通过其他方式施加压力，故C不符合题意； D、牛顿第一定律与重力无关，可以在空间站中完成，故D不符合题意。 故答案为：B。 9．【答案】C 【知识点】力的作用效果；力的作用是相互的；牛顿第一定律；惯性；水火箭模型 【解析】【分析】相互作用力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线、两个物体上。 【解答】A、用力打气，瓶体膨胀起来，即船体的形状发生改变，说明力可以使物体发生形变，故A错误； B、“水火箭”对水向下的力和水对“水火箭”向上的力是一对相互作用力，大小相等，故B错误； C、惯性大小与质量有关，质量越大，惯性越大，水火箭向下喷水，水火箭的质量减小，可知惯性将变小，故C正确； D、“水火箭”喷完水后，仍具有速度，由牛顿第一定律可知，若所受的力全部消失，它将做匀速直线运动，故D错误。 故答案为：C。 10．【答案】C 【知识点】力的作用是相互的；牛顿第一定律；惯性；平衡状态的判断；水火箭模型 【解析】【分析】物体受平衡力或不受力时，运动状态不会发生改变，将保持静止或做匀速直线运动。 由牛顿第一定律可知，一切物体在不受力时，将保持静止或匀速直线运动状态。 【解答】A、力的作用是相互的，火箭对水有作用力，水对火箭也有力的作用，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水火箭具有惯性，能保持原来的运动状态，故B错误； C、火箭在空中飞行时，运动状态发生改变，可知受非平衡力，故C正确； D、由牛顿第一定律可知，物体在不受力时，运动状态不会发生改变，会做匀速直线运动，但运动方向 不一定是沿着水平方向，故D错误。 故答案为：C。 11．【答案】（1）水 （2）飞行时间 （3）变速 【知识点】速度与物体运动；力的作用是相互的；水火箭模型 【解析】【分析】（1）根据力的作用的相互性分析； （2）正常情况下，水火箭飞行距离越长，则说明它的飞行高度越大； （3）根据图片确定相同时间内水火箭通过距离的变化，根据公式分析它的速度变化。 【解答】（1） 水火箭向下喷水时，对水施加向下的作用力，同时水对火箭施加一个向上的反作用力，这个力推动水火箭向上飞行。因此，水火箭向上飞行是由于受到水施加的力。 （2） 实验中无法直接测量水火箭的飞行高度，但可以通过测量水火箭从起飞到落地的时间（即飞行时间）来间接反映高度。 （3）根据图片可知， 频闪照片中，水火箭在相等时间间隔（0.2s）内的距离逐渐减小，说明其速度在减小，因此水火箭的运动是变速直线运动。 12．【答案】（1）形状 （2）水的反冲推力 （3）静止 【知识点】力的作用效果；力的作用是相互的；水火箭模型 【解析】【分析】（1）力的作用效果有两个：改变物体的运动状态，或改变物体的形状。 （2）力的作用是相互的。 （3）根据牛顿第一定律，一切物体在不受外力作用时，将保持匀速直线运动状态或静止状态。 【解答】（1）用手挤压塑料瓶，瓶壁向内凹陷，说明力可以改变物体的形状。 （2）当瓶内高压空气将水向下喷出时，根据力的作用是相互的，水会对水火箭产生向上的反冲推力，使水火箭升空，因此使火箭升空的力是水的反冲推力。 （3）水火箭竖直升到最高点时，速度为零，若所有外力突然消失，根据牛顿第一定律，它将保持静止状态。 13．【答案】（1）水 （2）在一定范围内，随着装水量占瓶内容量比例的增加，水火箭升高的高度先增加后减小 （3）可以使用密封胶对水火箭的各个连接部位进行更严密的密封，防止飞行过程中出现漏气、漏水现象，以提高水火箭的稳定性和性能，使其更接近或达到良好指标。 【知识点】水火箭模型 【解析】【分析】（1）对水火箭进行受力分析，从而确定推力的施力物体； （2）根据表格数据分析得出结论； （3）根据表格数据确定从“待改进”变成“良好”时的改进方向，从而却改进方案。 【解答】 （1）使当打开阀门时，瓶内的水在压缩气体的压力作用下向下喷出，根据力的作用是相互的，水和气体对火箭产生向上的反作用力，从而使水火箭升空。 （2）根据实验得到的数据可知，当瓶内水的体积逐渐增大时，升高的高度从26m到35m在到15m，那么该项目组可得到的结论是：在一定范围内，随着装水量占瓶内容量比例的增加，水火箭升高的高度先增加后减小。 （3）根据表格数据可知，从“待改进”变成“良好”时，要提高升空高度，加强稳定性，即改进方法：可以使用密封胶对水火箭的各个连接部位进行更严密的密封，防止飞行过程中出现漏气、漏水现象，以提高水火箭的稳定性和性能，使其更接近或达到良好指标。 14．【答案】（1）量筒 （2）力的作用是相互的 （3）A 【知识点】力的作用是相互的；水火箭模型 【解析】【分析】（1）题目中明确提到测量的是液体体积， 在科学实验中，测量液体体积的工具有量筒和量杯；因此填“量筒”或“量杯”均可。 （2）水火箭向下喷水时，水对火箭施加一个向上的反作用力，从而推动火箭升空， 这两个力方向相反，作用在两个物体上。（3）利用控制变量法，分组实验比较，得出液体体积和倾角对平均射程的影响。 【解答】（1）在科学实验中，测量液体体积的工具有量筒和量杯；因此填“量筒”或“量杯”均可。 （2）水对火箭施加一个向上的反作用力，从而推动火箭升空， 这两个力方向相反，作用在两个物体上，说明力的作用是相互的 。 （3）比较1，2，3组实验数据，倾角相同时，液体体积越大，平均射程越大；比较4，5，6组实验数据，液体体积相同时，倾角45。时，平均射程最大； 表格中当倾角为30°、水量为200mL时，射程为7.7m。题目中水量为150mL，射程也为7.7m。说明水量减小，但射程不变，因此倾角应小于30°，选项中15°符合。因此，最可能的角度是30°。 故答案为：（1）量筒； （2）力的作用是相互的； （3）A 。 15．【答案】D 【知识点】速度与物体运动；速度公式及其应用；平均速度的计算及测量；水火箭模型 【解析】【分析】1、速度 - 时间图像解读：横坐标表示时间，纵坐标表示速度，图像上各点反映对应时刻的速度大小，可据此分析速度随时间的变化情况。 2、速度与物体运动状态及高度的关系：当物体速度方向与运动方向相同时，物体做加速运动；速度方向不变时，只要速度大于 0，物体就会朝该方向运动，高度会不断增加；速度为 0 时，达到运动的最高点 。 【解答】A、从图乙中可以清晰看到，在横坐标为5秒时，对应的速度v达到了整个过程中的最大值3v0，所以第5秒时速度达到最大，该选项正确。 B、水火箭向上飞行时，只要速度方向向上，其高度就会不断增加。从图乙可知，在0−8秒内，水火箭的速度一直为正值，说明速度方向始终向上，那么水火箭一直在上升，直到第8秒时速度变为0，此时水火箭不再上升，高度达到最高，该选项正确。 C、0～5秒时速度不断增大观察图乙中0−5秒这段时间内，随着时间t的增加，对应的速度v从0逐渐增大到3v0，即速度不断增大，该选项正确。 D、5～8秒时高度不断降低在5−8秒内，水火箭的速度虽然在减小，但速度始终为正值，这表明水火箭的运动方向还是向上的，所以它的高度依然在不断增加，只是增加的速度变慢了，直到第8秒速度为0时达到最高，并非高度不断降低，该选项错误。 故答案为：D。 16．【答案】减小水火箭飞行时受到的空气阻力；水火箭在空中飞行的时间；合格；水火箭升空后采用降落伞减速；在水火箭周围添加泡沫等防撞的装置(合理即可) 【知识点】水火箭模型 【解析】【分析】（1）根据导流罩可以减小空气阻力解答； （2）水火箭的上升高度高度越大，则火箭的飞行时间越长。 （3）将描述火箭的特征与表格内容对照即可； （4）减小落地时的速度，或者撞击端增加缓冲装置即可。 【解答】（1） 水火箭顶部安装导流罩的目的是减小空气阻力（或优化空气动力学性能）。导流罩能降低飞行时的空气阻力，提高火箭的稳定性和飞行距离。 （2） 在发射测试中，难以直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以通过测量水火箭在控制飞行时间来比较这个高度。因为水火箭的上升高度高度越大，则火箭的飞行时间越长。 （3） 根据评价量表可知，飞行时平稳不翻滚 ，但是降落时箭体损坏 ，因此该小组制作的火箭可评为合格。 （4） 为了使水火箭能重复使用，改进措施可以是：增加缓冲装置（如降落伞或泡沫材料）。 17．【答案】（1）力的作用是相互的 （2）质量 （3）水火箭内的气压相同，发射角度相同时，水火箭内的水的质量越大，飞行的高度越高 【知识点】水火箭模型 【解析】【分析】（1）力的作用是相互的，即一个物体对另一个物体施加力的同时，也会受到另一个物体对它施加的反作用力。 （2）惯性的大小只与物体的质量有关，质量越小，惯性越小。 （3）在实验中，当其他条件（如瓶内气压、发射角度等）相同时，通过改变水火箭内的水量（即水的质量），观察最大飞行高度的变化，从而得出两者之间的关系。 【解答】（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，其原理是力的作用是相互的； （2）水火箭的瓶身用密度较小的塑料瓶，是为了减小水火箭的质量，使其惯性较小，容易飞出； （3）分析实验数据可知，在一定范围内，水火箭内的气压相同，发射角度相同时，水火箭内的水的质量越大，飞行的高度越高。 18．【答案】（1）力的作用是相互的（力能改变物体的运动状态） （2）飞行时间 （3）优秀，在空中飞行的时间为8s，大于6s，由评价表可知，等级为优秀 （4）水火箭水平飞行距离与装水量的关系 （5）在发射角度为20度时，水火箭的水平飞行距离先随装水量增加而增大，在500mL左右达到最大，随后减小 （6）保持装水量相同（如500mL），改变发射角度（如20°、30°、45°等），每次用打气筒充入相同量的空气，确保初始条件一致，测量不同角度下的水平飞行距离，分析数据。 【知识点】力的作用效果；力的作用是相互的；水火箭模型 【解析】【分析】（1）相互作用力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线、两个物体上。 （2）实验采用了转换法，用飞行时间来反映飞行高度。 （3）根据图像丙读出飞行时间，再结合评价标准进行评价。 （4）由控制变量法可知，实验中的唯一变量即为探究的影响因素。 （5）根据表中数据进行分析，得出飞行距离与装水量的关系。 （6）结合控制变量法和题中探究装水量的实验步骤，设计实验方案。 【解答】（1）可乐瓶内的水向后喷出，水火箭向前飞出，说明水对火箭施加了一个向前的反作用力，这体现了力的作用是相互的，水火箭在力的作用下运动状态发生改变，可知力能改变物体的运动状态。 （2） 由于水火箭的上升高度难以直接测量，可以通过测量其上升时间（或飞行时间）来间接反映高度，因为上升时间与高度存在正相关关系（时间越长，高度越高）。 （3）由图丙可知，水火箭在空中飞行的时间为8s，大于6s，由评价表可知，等级为优秀。 （4）由表中数据可知，变量为装水量，可知探究的问题是：水火箭水平飞行距离与装水量的关系。 （5）表中数据可见，平均距离在500mL时最大（22.21m），少于或多于500mL时距离均减小，说明存在一个最佳装水量，约为500mL。 （6） 探究发射角度的影响时，需控制其他变量（如装水量、充气量），仅改变角度并记录飞行距离。 例如：保持装水量相同（如500mL），改变发射角度（如20°、30°、45°等），每次用打气筒充入相同量的空气，确保初始条件一致，测量不同角度下的水平飞行距离，分析数据。 19．【答案】（1）2.5N （2）t0 【知识点】水火箭模型 【解析】【分析】（1）重力的计算公式：物体所受重力G = mg，其中m是物体的质量，g取9.8N/kg（或10N/kg）。水火箭喷完水后，其质量为装水前的质量，即 250g。 （2）力与运动的关系：当物体受到的合力为零时，物体处于平衡状态（静止或匀速直线运动）。水火箭上升时，受到推力、重力和阻力，当推力等于阻力与重力之和时，加速度变化；通过速度 - 时间图像的斜率（加速度）变化分析受力平衡的时刻。 【解答】（1）水火箭喷完水后，质量m = 250g = 0.25kg，根据重力公式G = mg， 取g = 10N/kg，则重力G = 0.25kg×10N/kg = 2.5N。 （2）在t0时刻，水火箭的速度达到最大，此时加速度为零，即推力等于重力与阻力之和，处于受力平衡状态；t时刻速度为零（最高点），t4时刻水火箭向下运动，所以水火箭上升时受到推力等于阻力与重力之和的时刻为t0。 学科网（北京）股份有限公司 $ 浙教版科学八年级上册 2.4 空间探索 分层练习 一、基础巩固练 1．1992年，我国正式确认中国载人航天工程“三步走”发展战略。中国载人航天工程三步走战略的第一步是(　　) A．建造载人空间站 B．实现载人飞船与空间飞行器交会对接 C．发射载人飞船，开展空间实验 D．进行深空探测 【答案】C 【知识点】中国的航天事业 【解析】【分析】本题考查中国载人航天工程 “三步走” 发展战略，第一步是把航天员送入太空并安全返回，开展相关空间实验。 【解答】A、建造载人空间站是三步走战略的第三步，所以 A 不符合题意； B、实现载人飞船与空间飞行器交会对接属于第二步任务，所以 B 不符合题意； C、发射载人飞船，开展空间实验，是三步走战略的第一步，所以 C 符合题意； D、进行深空探测不属于载人航天工程三步走的内容，所以 D 不符合题意； 故答案为：C。 2．我国探月工程“嫦娥工程”分三个阶段，即“无人月球探测”“载人登月”“建立月球基地”。目前该工程已进入的阶段是(　　) A．“无人月球探测”阶段 B．“载人登月”阶段 C．“建立月球基地”阶段 D．各阶段任务均已完成 【答案】B 【知识点】人类对月球和火星的探测 【解析】【分析】本题考查我国 “嫦娥工程” 的发展阶段，核心是区分 “无人月球探测”“载人登月”“建立月球基地” 三个阶段的推进现状，明确当前所处的阶段。 【解答】A、我国 “嫦娥工程” 已完成无人月球探测 “绕、落、回” 三步走战略，所以 A 不符合题意； B、载人登月计划目标是 2030 年前实现，目前处于关键技术研发和验证阶段，所以 B 符合题意； C、建立月球基地属于远期规划目标，当前仅处于前期勘查和技术准备阶段，尚未进入该阶段，所以 C 不符合题意； D、载人登月和建立月球基地均未完成，并非各阶段任务均已完成，所以 D 不符合题意； 故答案选B。 3．科技节期间，小实参与了水火箭比赛，当水火箭飞行至最高点(如图A位置)，此时若所有外力全部消失，水火箭的运动方向为（　　） A．水平向左 B．竖直向下 C．静止不动 D．向左上方 【答案】A 【知识点】牛顿第一定律；水火箭模型 【解析】【分析】由牛顿第一定律可知，一切物体在不受力时，运动状态不会发生改变，将保持静止或匀速直线运动状态。结合图中A点水火箭的运动方向进行分析判断。 【解答】根据牛顿第一定律（惯性定律），当一个物体不受外力作用时，它将保持原来的运动状态不变。在水火箭飞行至最高点（A位置）时，它的竖直速度为零，只有水平向左的速度。因此，如果所有外力全部消失，水火箭将保持水平向左的运动状态。 故答案为：A。 4．如图所示的飞天科幻画作品展示了火箭升空的画面．若在发射现场，关于火箭升空的过程，下列说法正确的是（　　） A．利用了力的作用是相互的 B．火箭及燃料质量保持不变 C．火箭不再受到重力的作用 D．火箭始终做匀速直线运动 【答案】A 【知识点】机械运动的分类；力的作用是相互的；火箭模型 【解析】【分析】相互作用力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线、两个物体上。 【解答】A、火箭升空利用 “物体间力的作用是相互的”，燃料燃烧产生的气体向后喷出，对火箭产生向前的反作用力，故A 正确； B、火箭发射过程中燃料燃烧，质量减小，故B 错误； C、火箭始终受重力作用，只是升力大于重力，故C 错误； D、火箭升空时速度不断增大，做加速运动，故D 错误。 故答案为：A。 5．“太空抛物” 实验中，王亚平抛出的 “冰墩墩” 做匀速直线运动，与地面上抛物轨迹弯曲相比，差异的主要原因是（　　） A．太空中物体质量变小 B．太空中没有重力和空气阻力 C．太空中力的作用效果消失 D．冰墩墩在太空中不受任何力 【答案】B 【知识点】质量及其特性；力的作用是相互的；人类对月球和火星的探测 【解析】【分析】质量指的是物体所含物质的多少，与物体的位置、状态等无关，重力大小与物体的位置有关。 【解答】B、地面抛物受重力和空气阻力，轨迹弯曲；太空中近似失重且无空气阻力，物体几乎不受外力，保持匀速直线运动，故B正确； A、质量是属性，与物体的位置无关，可知质量不变，不变，故A错误； C、力的作用效果仍存在，故C错误； D、太空中仍受万有引力，故D错误。 故答案为：B。 6．2004年，中国启动　 　探测工程，并命名为“嫦娥工程”；2021年，“天问一号”探测器(如图甲所示)成功登陆　 　，“祝融号”火星车(如图乙所示)开始工作；同一年，我国又成功将“羲和号”太阳探测科学技术实验卫星送入预定轨道，标志着我国正式进入“探日时代”。 【答案】月球；火星 【知识点】人类对月球和火星的探测；中国的航天事业 【解析】【分析】 嫦娥工程：2004年，中国启动月球探测工程，并命名为“嫦娥工程”。该工程计划通过无人探测器对月球进行探测，包括绕月、落月和采样返回等任务。 【解答】嫦娥计划是探月工程的名称。 2021年，“天问一号”探测器成功登陆火星，“祝融号”火星车开始工作。这是中国首次火星探测任务，实现了火星的环绕、着陆和巡视探测。 7．嫦娥三号月球车在月球表面行驶时，受到的重力约为地球表面的1/6，若其在地球表面质量为140kg，在月球表面质量为　 　kg，重力约为　 　N（g取10N/kg）。 【答案】140；233.3 【知识点】质量及其特性；重力的大小；人类对月球和火星的探测 【解析】【分析】质量指的是物体所含物质的多少，其大小与物体的位置、状态等无关，重力等于质量与g的乘积。 【解答】质量是属性，与位置无关，可在月球表面其质量仍为 140kg。 在月球上受到的重力 G=1/6×140kg×10N/kg≈233.3N。 二、能力提升练 8．中国空间站作为国家级太空实验室，也是重要的太空科普教育基地，蕴含得天独厚的丰富教育资源。下列实验中不能在中国空间站里完成的是（　　） A．做凸透镜成像实验 B．用天平和量筒测量物体的密度 C．探究影响滑动摩擦力大小的因素 D．验证牛顿第一定律 【答案】B 【知识点】凸透镜成像规律及其探究实验；牛顿第一定律；影响摩擦力大小的因素；中国的航天事业 【解析】【分析】与重力无关的实验可以在空间站中完成。 【解答】A、凸透镜成像是基于光的折射原理，与重力无关，因此在空间站中可以完成，故A不符合题意； B、天平是利用重力平衡原理工作的，在微重力环境下无法使用，故B符合题意； C、滑动摩擦力大小与压力大小有关，处于微重力条件下压力几乎为零，但是可以通过其他方式施加压力，故C不符合题意； D、牛顿第一定律与重力无关，可以在空间站中完成，故D不符合题意。 故答案为：B。 9．2025年4月24日是第十个“中国航天日”，小科制作了“水火箭”。如图是“水火箭”的简易原理图，使用打气筒向“水火箭”内不断打气，当内部气体压强增大到一定程度时，会使水从“水火箭”底部向下快速喷出，从而使“水火箭”升空。结合题中信息，判断以下说法正确的是( ) A．用力打气，瓶体膨胀起来，说明力可以改变物体的运动状态 B．“水火箭”向下喷水的过程中，“水火箭”对水向下的力大于水对“水火箭”向上的力 C．“水火箭”向下喷水的过程中，“水火箭”的惯性减小 D．“水火箭”喷完水后，若所受的力全部消失，它将静止不动 【答案】C 【知识点】力的作用效果；力的作用是相互的；牛顿第一定律；惯性；水火箭模型 【解析】【分析】相互作用力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线、两个物体上。 【解答】A、用力打气，瓶体膨胀起来，即船体的形状发生改变，说明力可以使物体发生形变，故A错误； B、“水火箭”对水向下的力和水对“水火箭”向上的力是一对相互作用力，大小相等，故B错误； C、惯性大小与质量有关，质量越大，惯性越大，水火箭向下喷水，水火箭的质量减小，可知惯性将变小，故C正确； D、“水火箭”喷完水后，仍具有速度，由牛顿第一定律可知，若所受的力全部消失，它将做匀速直线运动，故D错误。 故答案为：C。 10．如图甲所示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．如图乙所示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 【知识点】力的作用是相互的；牛顿第一定律；惯性；平衡状态的判断；水火箭模型 【解析】【分析】物体受平衡力或不受力时，运动状态不会发生改变，将保持静止或做匀速直线运动。 由牛顿第一定律可知，一切物体在不受力时，将保持静止或匀速直线运动状态。 【解答】A、力的作用是相互的，火箭对水有作用力，水对火箭也有力的作用，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水火箭具有惯性，能保持原来的运动状态，故B错误； C、火箭在空中飞行时，运动状态发生改变，可知受非平衡力，故C正确； D、由牛顿第一定律可知，物体在不受力时，运动状态不会发生改变，会做匀速直线运动，但运动方向 不一定是沿着水平方向，故D错误。 故答案为：C。 11． 某校项目化实验小组的同学利用可乐瓶等材料制作水火箭(如图甲所示)，并进行 飞行高度测试实验。水火箭的结构如图乙所示。 实验过程：将水火箭竖立于地面，用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时， 瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直向上飞。 （1）水火箭向下喷水，水火箭却向上飞行是由于受到　 　 施加的力。 （2）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 　 　 来间接反映这个高度。 （3）如图丙所示，小组同学用频闪照相机拍下了水火箭从A 处起飞，到C 处达到最高点的 运动情况，照相机每隔0.2s 曝光一次，从照片可以看出，水火箭运动情况是 　 　(填“匀 速”或“变速”)直线运动。 【答案】（1）水 （2）飞行时间 （3）变速 【知识点】速度与物体运动；力的作用是相互的；水火箭模型 【解析】【分析】（1）根据力的作用的相互性分析； （2）正常情况下，水火箭飞行距离越长，则说明它的飞行高度越大； （3）根据图片确定相同时间内水火箭通过距离的变化，根据公式分析它的速度变化。 【解答】（1） 水火箭向下喷水时，对水施加向下的作用力，同时水对火箭施加一个向上的反作用力，这个力推动水火箭向上飞行。因此，水火箭向上飞行是由于受到水施加的力。 （2） 实验中无法直接测量水火箭的飞行高度，但可以通过测量水火箭从起飞到落地的时间（即飞行时间）来间接反映高度。 （3）根据图片可知， 频闪照片中，水火箭在相等时间间隔（0.2s）内的距离逐渐减小，说明其速度在减小，因此水火箭的运动是变速直线运动。 12．塑料瓶在科学实验中常被用作简易器材。请根据下图回答问题： （1）如图甲，用手挤压塑料瓶，瓶壁向内凹陷，说明力可以改变物体的　 　。 （2）图乙为自制的水火箭，其结构如图丙所示。当瓶内高压空气将水向下喷出时，水火箭竖直向上飞升，使火箭升空的力是　 　(选填“高压空气对水的推力”或“水的反冲推力”)。 （3）若水火箭竖直升到最高点时，所有外力突然消失，则它将保持　 　状态。 【答案】（1）形状 （2）水的反冲推力 （3）静止 【知识点】力的作用效果；力的作用是相互的；水火箭模型 【解析】【分析】（1）力的作用效果有两个：改变物体的运动状态，或改变物体的形状。 （2）力的作用是相互的。 （3）根据牛顿第一定律，一切物体在不受外力作用时，将保持匀速直线运动状态或静止状态。 【解答】（1）用手挤压塑料瓶，瓶壁向内凹陷，说明力可以改变物体的形状。 （2）当瓶内高压空气将水向下喷出时，根据力的作用是相互的，水会对水火箭产生向上的反冲推力，使水火箭升空，因此使火箭升空的力是水的反冲推力。 （3）水火箭竖直升到最高点时，速度为零，若所有外力突然消失，根据牛顿第一定律，它将保持静止状态。 13．校园科技节开展了水火箭的项目化学习研究： 【项目主题】制作一个一级水火箭 【项目内容】在瓶内装入一定量的水，再用带有阀门的瓶塞将瓶口塞住，利用打气筒向瓶内打气，当气压足够大时，打开阀门，瓶内的水向下喷出，水火箭升空。 【项目实施】制作水火箭准备的材料清单如下： 饮料瓶、带阀门的金属管、彩纸、玻璃胶、降落伞材料、棉线、密封胶。 制作好如图甲水火箭，试飞时控制其它条件不变，项目组不断改变装水量占瓶内容量的比例，记录多组升空高度的数据，如表所示： 装水量占瓶内容量的比例 1/5 1/4 1/3 1/2 2/3 升高的高度 26m 30m 35m 24m 15m 【项目评价】 等级 优秀 良好 待改进 指标 能升空，高度不低于30m；稳定性好，落地后水火箭主体完好，能反复回收使用 能升空，高度低于30m，但高于20m；稳定性好，落地后水火箭主体基本完好，简单加固后能再次使用 能升空，离度低于 20m；稳定性差，落地后水火箭主体受损，且无修复价值 请结合以上材料，回答以下问题： （1）使水火箭升空的施力物体是　 　(选填“空气”或“水”)； （2）根据实验得到的数据，项目组可得到的结论是　 　； （3）图乙是某小组制作的水火箭，其水量约占火箭容积的 1/3.根据项目评价量表该水火箭被评为待改进。请结合材料清单对水火箭进行改进，使其等级能接近或达到良好指标　 　(与出一条)。 【答案】（1）水 （2）在一定范围内，随着装水量占瓶内容量比例的增加，水火箭升高的高度先增加后减小 （3）可以使用密封胶对水火箭的各个连接部位进行更严密的密封，防止飞行过程中出现漏气、漏水现象，以提高水火箭的稳定性和性能，使其更接近或达到良好指标。 【知识点】水火箭模型 【解析】【分析】（1）对水火箭进行受力分析，从而确定推力的施力物体； （2）根据表格数据分析得出结论； （3）根据表格数据确定从“待改进”变成“良好”时的改进方向，从而却改进方案。 【解答】 （1）使当打开阀门时，瓶内的水在压缩气体的压力作用下向下喷出，根据力的作用是相互的，水和气体对火箭产生向上的反作用力，从而使水火箭升空。 （2）根据实验得到的数据可知，当瓶内水的体积逐渐增大时，升高的高度从26m到35m在到15m，那么该项目组可得到的结论是：在一定范围内，随着装水量占瓶内容量比例的增加，水火箭升高的高度先增加后减小。 （3）根据表格数据可知，从“待改进”变成“良好”时，要提高升空高度，加强稳定性，即改进方法：可以使用密封胶对水火箭的各个连接部位进行更严密的密封，防止飞行过程中出现漏气、漏水现象，以提高水火箭的稳定性和性能，使其更接近或达到良好指标。 14．某同学在老师指导下开展了“制作水火箭”的项目化学习：如图甲，往550mL的瓶中加入适量的水，塞好瓶塞后放在发射底座上，用气管向瓶内打气，当瓶内气体压强达到一定程度时，高压气体会将水和橡皮塞从瓶口压出，水火箭飞向高空，发射成功后，测量水平方向的射程。 序号 液体种类 液体体积/毫升 倾角/度 平均射程/米 1 水 100 30 16.4 2 水 200 30 7.7 3 水 300 30 6 4 水 200 15 6.5 5 水 200 45 24 6 水 200 60 14.5 （1）实验中测量液体体积的工具是　 　。 （2）如图乙为水火箭的结构示意图。水火箭通过向下喷水使自身升空，说明　 　。 （3）改变瓶中的水量及发射倾角，多次实验，实验结果如表所示。某次实验时瓶中的水量为 150mL，测得平均射程为 7.7m，则此次的发射角度可能是____。 A．15° B．30° C．45° D．60° 【答案】（1）量筒 （2）力的作用是相互的 （3）A 【知识点】力的作用是相互的；水火箭模型 【解析】【分析】（1）题目中明确提到测量的是液体体积， 在科学实验中，测量液体体积的工具有量筒和量杯；因此填“量筒”或“量杯”均可。 （2）水火箭向下喷水时，水对火箭施加一个向上的反作用力，从而推动火箭升空， 这两个力方向相反，作用在两个物体上。（3）利用控制变量法，分组实验比较，得出液体体积和倾角对平均射程的影响。 【解答】（1）在科学实验中，测量液体体积的工具有量筒和量杯；因此填“量筒”或“量杯”均可。 （2）水对火箭施加一个向上的反作用力，从而推动火箭升空， 这两个力方向相反，作用在两个物体上，说明力的作用是相互的 。 （3）比较1，2，3组实验数据，倾角相同时，液体体积越大，平均射程越大；比较4，5，6组实验数据，液体体积相同时，倾角45。时，平均射程最大； 表格中当倾角为30°、水量为200mL时，射程为7.7m。题目中水量为150mL，射程也为7.7m。说明水量减小，但射程不变，因此倾角应小于30°，选项中15°符合。因此，最可能的角度是30°。 故答案为：（1）量筒； （2）力的作用是相互的； （3）A 。 15．某项目化学习小组利用可乐瓶等材料制作水火箭（如图甲），并进行飞行高度测试实验。将水火箭竖立于地面，用打气筒向瓶内打气，当瓶内气压足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就竖直地向上飞。某次发射中水火箭的飞行速度与飞行时间的关系如图乙所示。下列关于水火箭飞行的说法中不正确的是 A．第5秒时速度达到最大 B．第8秒时高度达到最高 C．0～5秒时速度不断增大 D．5～8秒时高度不断降低 【答案】D 【知识点】速度与物体运动；速度公式及其应用；平均速度的计算及测量；水火箭模型 【解析】【分析】1、速度 - 时间图像解读：横坐标表示时间，纵坐标表示速度，图像上各点反映对应时刻的速度大小，可据此分析速度随时间的变化情况。 2、速度与物体运动状态及高度的关系：当物体速度方向与运动方向相同时，物体做加速运动；速度方向不变时，只要速度大于 0，物体就会朝该方向运动，高度会不断增加；速度为 0 时，达到运动的最高点 。 【解答】A、从图乙中可以清晰看到，在横坐标为5秒时，对应的速度v达到了整个过程中的最大值3v0，所以第5秒时速度达到最大，该选项正确。 B、水火箭向上飞行时，只要速度方向向上，其高度就会不断增加。从图乙可知，在0−8秒内，水火箭的速度一直为正值，说明速度方向始终向上，那么水火箭一直在上升，直到第8秒时速度变为0，此时水火箭不再上升，高度达到最高，该选项正确。 C、0～5秒时速度不断增大观察图乙中0−5秒这段时间内，随着时间t的增加，对应的速度v从0逐渐增大到3v0，即速度不断增大，该选项正确。 D、5～8秒时高度不断降低在5−8秒内，水火箭的速度虽然在减小，但速度始终为正值，这表明水火箭的运动方向还是向上的，所以它的高度依然在不断增加，只是增加的速度变慢了，直到第8秒速度为0时达到最高，并非高度不断降低，该选项错误。 故答案为：D。 三、拓展培优练 16．某校项目化学习小组在水火箭设计制作测试过程中，提出了下列问题并进行了讨论。 【制作】制作水火箭时，在水火箭顶部安装导流罩的目的是　 　。 【测试】测试水火箭上升的高度：①在水火箭内胆装入一定体积的水，将其放置在已固定好的发射架上。②用打气筒给水火箭打气，当瓶内气压达到一定值时，打开开关发射。③测出水火箭的上升高度，多次实验取平均值。 在发射测试中难以直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以通过测量　 　来间接比较这个高度。 【评价】下表是制作水火箭评价量表： 评价等级 优秀 合格 待改进 评价指标 结构稳固 结构稳固 结构稳固 飞行时平稳不翻滚 飞行时平稳不翻滚 飞行时翻滚 降落时箭体不损坏 降落时箭体损坏 降落时箭体损坏 在测试过程中发现小组制作的水火箭飞行时箭体平稳不翻滚，降落时箭体损坏。则该小组制作的火箭根据指标可评为　 　。 【改进】为了使水火箭能重复使用，请你提出一条改进措施：　 　。 【答案】减小水火箭飞行时受到的空气阻力；水火箭在空中飞行的时间；合格；水火箭升空后采用降落伞减速；在水火箭周围添加泡沫等防撞的装置(合理即可) 【知识点】水火箭模型 【解析】【分析】（1）根据导流罩可以减小空气阻力解答； （2）水火箭的上升高度高度越大，则火箭的飞行时间越长。 （3）将描述火箭的特征与表格内容对照即可； （4）减小落地时的速度，或者撞击端增加缓冲装置即可。 【解答】（1） 水火箭顶部安装导流罩的目的是减小空气阻力（或优化空气动力学性能）。导流罩能降低飞行时的空气阻力，提高火箭的稳定性和飞行距离。 （2） 在发射测试中，难以直接测量水火箭竖直上升的最大高度，可以通过测量水火箭在控制飞行时间来比较这个高度。因为水火箭的上升高度高度越大，则火箭的飞行时间越长。 （3） 根据评价量表可知，飞行时平稳不翻滚 ，但是降落时箭体损坏 ，因此该小组制作的火箭可评为合格。 （4） 为了使水火箭能重复使用，改进措施可以是：增加缓冲装置（如降落伞或泡沫材料）。 17．某项目小组利用塑料瓶、打气筒、橡皮塞、水等制作了水火箭并对其性能进行了探究。 【项目原理】 （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，其原理是：　 　。 【项目方案】在废旧饮料瓶内装入适量水，用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，最后配置上由废纸箱改造而成的火箭外壳、导流罩及底座，即可完成如图甲的“水火箭”，简化模型如图乙。 （2）水火箭的瓶身用密度较小的塑料瓶，是为了减小水火箭的　 　，使其惯性较小，容易飞出。 （3）【项目实施】发现同一水火箭装有不同水量时的最大飞行高度不同。根据这一现象，同学们提出：水火箭竖直发射时，最大飞行高度与装置内的水量之间存在什么关系? ①用5个相同的塑料瓶，制成水火箭。 ②向上述水火箭内分别加入155mL、185mL、225mL、250mL、300mL 的水。 ③向瓶中充气到瓶内气压相同，同时打开排气阀竖直向上发射，拍摄水火箭的飞行视频。 ④借助视频分析软件，得到各个水火箭的最大飞行高度数据如表： 加入的水量/mL 155 185 225 250 300 最大飞行高度/m 14.2 16.1 18.9 20.1 20.5 分析本实验的数据，可以得到的结论是：在一定范围内，　 　。 【答案】（1）力的作用是相互的 （2）质量 （3）水火箭内的气压相同，发射角度相同时，水火箭内的水的质量越大，飞行的高度越高 【知识点】水火箭模型 【解析】【分析】（1）力的作用是相互的，即一个物体对另一个物体施加力的同时，也会受到另一个物体对它施加的反作用力。 （2）惯性的大小只与物体的质量有关，质量越小，惯性越小。 （3）在实验中，当其他条件（如瓶内气压、发射角度等）相同时，通过改变水火箭内的水量（即水的质量），观察最大飞行高度的变化，从而得出两者之间的关系。 【解答】（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，其原理是力的作用是相互的； （2）水火箭的瓶身用密度较小的塑料瓶，是为了减小水火箭的质量，使其惯性较小，容易飞出； （3）分析实验数据可知，在一定范围内，水火箭内的气压相同，发射角度相同时，水火箭内的水的质量越大，飞行的高度越高。 18．某校项目化实验小组利用可乐瓶等材料制作水火箭(如图甲)，并进行飞行高度测试实验、水火箭的结构如图乙所示。将水火箭竖立于地面，用打气筒通过打气管向瓶内打气，当瓶内压强足够大时，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭就接近竖直向上飞。 （1）可乐瓶内的水向后喷出，水火箭就向前飞出，这-现象说明了　 　； （2）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　 　来间接反映这个高度。 （3）以下是水火箭的部分评价量表： 评价指标 优秀 合格 待改进 功能性 火箭能顺利升空，在空中的上升时间t≥6秒 火箭能顺利升空，在空中的上升时间3 秒≤t<6秒 火箭能顺利升空，在空中的上升时间t<3秒或不能升空 图丙是小组同学实验时水火箭的速度和时间的关系，请结合评价量表的功能性指标，对该水火箭进行评价并说明理由。 （4）拓展延伸：小组同学对水火箭水平飞行的距离与哪些因素有关的问题进行了进一步研究，并设计了多个方案。其中的一个方案是 ：在容积为2000mL 的可乐瓶内装上不同体积的水，每次发射的角度均为20度，向瓶内打气直至橡皮塞从瓶口冲出，使水火箭向前飞出。下表是他们在实验中收集到的数据： 可乐瓶的容积： 2000mL 发射角度 20度 装水量(mL) 300 400 500 600 700 第一次距离(m) 18.28 19.6 20.95 19.95 16.98 第二次距离(m) 17.42 20.3 24.36 23.36 14.36 第三次距离(m) 22.33 19.58 21.32 21.34 19.34 平均距离(m) 19.34 19.83 22.21 21.55 16.89 由该实验方案可知，他们研究的问题是　 　 （5）分析表中数据可得出的结论是：　 　 （6）小明还想探究水火箭的水平飞行距离与发射角度是否有关.请你帮他设计出主要的实验步骤：　 　 【答案】（1）力的作用是相互的（力能改变物体的运动状态） （2）飞行时间 （3）优秀，在空中飞行的时间为8s，大于6s，由评价表可知，等级为优秀 （4）水火箭水平飞行距离与装水量的关系 （5）在发射角度为20度时，水火箭的水平飞行距离先随装水量增加而增大，在500mL左右达到最大，随后减小 （6）保持装水量相同（如500mL），改变发射角度（如20°、30°、45°等），每次用打气筒充入相同量的空气，确保初始条件一致，测量不同角度下的水平飞行距离，分析数据。 【知识点】力的作用效果；力的作用是相互的；水火箭模型 【解析】【分析】（1）相互作用力的特点：大小相等、方向相反、作用在同一直线、两个物体上。 （2）实验采用了转换法，用飞行时间来反映飞行高度。 （3）根据图像丙读出飞行时间，再结合评价标准进行评价。 （4）由控制变量法可知，实验中的唯一变量即为探究的影响因素。 （5）根据表中数据进行分析，得出飞行距离与装水量的关系。 （6）结合控制变量法和题中探究装水量的实验步骤，设计实验方案。 【解答】（1）可乐瓶内的水向后喷出，水火箭向前飞出，说明水对火箭施加了一个向前的反作用力，这体现了力的作用是相互的，水火箭在力的作用下运动状态发生改变，可知力能改变物体的运动状态。 （2） 由于水火箭的上升高度难以直接测量，可以通过测量其上升时间（或飞行时间）来间接反映高度，因为上升时间与高度存在正相关关系（时间越长，高度越高）。 （3）由图丙可知，水火箭在空中飞行的时间为8s，大于6s，由评价表可知，等级为优秀。 （4）由表中数据可知，变量为装水量，可知探究的问题是：水火箭水平飞行距离与装水量的关系。 （5）表中数据可见，平均距离在500mL时最大（22.21m），少于或多于500mL时距离均减小，说明存在一个最佳装水量，约为500mL。 （6） 探究发射角度的影响时，需控制其他变量（如装水量、充气量），仅改变角度并记录飞行距离。 例如：保持装水量相同（如500mL），改变发射角度（如20°、30°、45°等），每次用打气筒充入相同量的空气，确保初始条件一致，测量不同角度下的水平飞行距离，分析数据。 19．如图甲所示为小柯制作的水火箭设计图。他在可乐瓶中装人适量的水，再用带有打气管的瓶塞将瓶口塞住，最后配置上火箭顶端的整流罩。他将水火箭竖立于地面，瓶塞脱落，瓶内的水向下喷出，水火箭竖直向上飞起。 （1）若水火箭装水前的质量为250g，装水后发射前的总质量为 1kg，则当水火箭喷完水到达最高点后向下掉落时，水火箭自身的重力为　 　. （2）图乙为水火箭发射后的速度时间数据图，则t、t0、t4时刻中水火箭上升时受到推力等于阻力的时刻为　 　 【答案】（1）2.5N （2）t0 【知识点】水火箭模型 【解析】【分析】（1）重力的计算公式：物体所受重力G = mg，其中m是物体的质量，g取9.8N/kg（或10N/kg）。水火箭喷完水后，其质量为装水前的质量，即 250g。 （2）力与运动的关系：当物体受到的合力为零时，物体处于平衡状态（静止或匀速直线运动）。水火箭上升时，受到推力、重力和阻力，当推力等于阻力与重力之和时，加速度变化；通过速度 - 时间图像的斜率（加速度）变化分析受力平衡的时刻。 【解答】（1）水火箭喷完水后，质量m = 250g = 0.25kg，根据重力公式G = mg， 取g = 10N/kg，则重力G = 0.25kg×10N/kg = 2.5N。 （2）在t0时刻，水火箭的速度达到最大，此时加速度为零，即推力等于重力与阻力之和，处于受力平衡状态；t时刻速度为零（最高点），t4时刻水火箭向下运动，所以水火箭上升时受到推力等于阻力与重力之和的时刻为t0。 学科网（北京）股份有限公司 $