實踐活動——水火箭(液體火箭推進器)的制作

2023年12月25日發(作者：向陽花木易逢春)

實踐活動——水火箭(液體火箭推進器)的制作

一、活動目標

1.通過水火箭制作與發射活動，初步了解火箭發射的有關科學知識，懂得航天火箭的原理

2.在實踐的過程中，培養在實踐中反復探究、遇到問題采取反復實踐、借助已有生活經驗、學習他人經驗等方法去再創造，不斷解決問題的能力

3.了解我國目前常用的火箭推進劑的類型、成分和特點

二、活動背景

1.我國目前常用的火箭推進劑的類型、成分和特點，目前，火箭推進劑主要有三種類型： 液體推進劑、固體推進劑和混合型推進劑。

(1)液體推進劑

液體推進劑，比較常用的有：四氧化二氮－肼類(偏二甲肼，一甲基肼，肼)，液氧－煤油，液氫－液氧等。

四氧化二氮－肼類推進劑被廣泛使用，特點是可在室溫下儲存，技術成熟，可靠性高。但其燃燒效率比較低且有毒污染環境。液氧－煤油推進劑作為常溫推進劑，使用方便，安全性好，且價格便宜。液氫－液氧推進劑這種組合是當前最有潛力的組合，其燃燒效率很高，清潔無污染。但是價格昂貴，儲存、運輸、加注、發動機制造都要求更高。

(2)固體推進劑

固體推進劑是燃料和氧化劑的混合體。固體推進劑有聚氨酯、聚丁二烯、端羥基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。固體推進劑火箭主要的優點是結構簡單，成本相對較低，使用非常安全，瞬間的爆發推力巨大，缺點是推力無法調節并且推進效率低。

(3)混合推進劑

混合推進劑是液體和固體推進劑的混合體。它能夠像液體火箭發動機那樣進行推力調節，系統比較簡單。但混合推進劑火箭發動機的燃速低，燃燒不均勻，效率低。

2.水火箭(液體推進劑)的原理

用塞子塞緊的雪碧瓶，形成一個封閉的空間．把氣體打入密閉的容器內，使得容器內空氣的氣壓增大，當超過橡皮塞與瓶口接合的最大程度時，瓶口與橡皮塞自由脫離，箭內水向后噴出，獲得反作用力射出，從而是火箭的箭身升空

三、活動形式

每組8-10人，自愿組合，每組推選一名組長。

四、實驗過程

1、取出其中一個雪碧瓶，剪取圓滑的一段。

2、將第二個雪碧瓶倒過來．將截取段分別連在瓶底和瓶口處，用膠布連牢。

3、去兩段截取段按圖壓平，剪出平衡翼，平衡翼的數量為3個

4、翻開尾翼里面貼上雙面膠帶粘貼住，并再貼一張有雙面膠的白紙

5、貼牢后，沿短邊、斜邊用防水貼布再貼圈。

6、將梯形底邊一公分處，往外折起90°

7、再將四片尾翼平均粘貼于瓶上

8、火箭頭直接由雪碧瓶的上半部分做成

9、制作的箭頭必須能夠在水火箭發射上升時不脫落，一旦有降落時與箭體自動分離。

10、如果用風箏線做傘繩，只能用膠布粘連。

五、發射過程

1、先灌水量水，不要淋濕傘和箭。

2、塞緊軟木塞，軟木塞密封一定要好，否則不能提供良好的壓力．氣針在軟木塞中，也要達到密不透水，最好用燒紅的針尖穿洞．如果還有漏水情況，可以在氣針上加裝一個圓珠筆芯，圓珠筆芯的頂端伸出水面，可防止打氣時氣泡的翻滾和漏水情況，再就是要及時的更換軟木塞。塞時往往力氣不夠不能達到較好的密封性。可以用紅酒的開瓶器

3、水火箭放到發射架上，將水火箭扶正。

4、將降落傘放在箭體的頂部，傘線不要纏繞。

五、思考

1、怎樣提高水火箭的穩定性

答案：水火箭在上升過程中，并不是豎直向上升的，經常橫著或側著瓶身上升。這就要求我們必須提高它的穩定性，使它豎直上升．提高它的穩定性，就得考慮大氣阻力的作用。首先，水火箭頂部應為尖的，以便于減小空氣阻力；其次瓶體形狀應接近流線型，這樣便于氣流的通過。

2、實驗中發現，若水量大于固定氣壓所能噴射的上限，則水火箭中的水不會噴完，要如何避免水噴不完的情形呢？

答案：根據pV=nRT，可求出一定氣壓所能噴出的水量上限。若是水量不夠一定氣壓所能噴出的水量被較早噴完．根據理論，發射時我們先量出能灌進水火箭的最大值，再算出此氣壓能噴出的最大水量，根據此兩數據裝水灌氣，即可達到水火箭之最大射程。

六、展示、評價成果

1、實驗失敗的小組分析失敗原因，以及改進方式

2、結合第一章熱化學的知識，探究火箭推進過程中能量的變化

3、小組間互評、教師評價