怎樣制作小火箭

　　一、發(fā)射原理：
　　用橡皮塞塞緊的可樂瓶，形成一個(gè)密閉的空間．把氣體打入密閉的容器內(nèi)，使得容器內(nèi)空氣的氣壓增大，當(dāng)超過橡皮塞與瓶口接合的最大程度時(shí)，瓶口與橡皮塞自由脫離，箭內(nèi)水向后噴出，獲得反作用力射出．
　　二、水火箭的制作：
　　1.材料準(zhǔn)備：3~6個(gè)2.25L的可樂瓶、剪刀、單面刀片、木塞、球類氣針、圓珠筆芯、訂書機(jī)、雙面膠、彩色裝飾紙．
　　2.制作過程：如圖1,取出其中一個(gè)可樂瓶，大約以1／3的間距切成三等份．如圖2,留下瓶口及中段部分，將第二個(gè)可樂瓶倒過來(lái)．如圖3,將第一個(gè)的瓶口蓋在第二個(gè)可樂瓶的瓶底，再將第一個(gè)的中段瓶身蓋在第二個(gè)可樂瓶的瓶口．蓋上后，用雙面膠粘緊．再找出一個(gè)硬紙板，參考圖4剪出平衡翼，平衡翼的數(shù)量為4個(gè)．太大的平衡翼很重，太小的起不了平衡作用．平衡翼的裝法參考圖5.剩余的工作就是裝飾了，彈頭的做法參考圖6、7.
　　制作流程圖：
　　3.制作重點(diǎn)：在制作過程中，噴口是最為重要的，密封一定要好，否則不能提供良好的壓力．氣針在木塞中，也要達(dá)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(gè)圓珠筆芯，圓珠筆芯的頂端伸出水面，可防止打氣時(shí)氣泡的翻滾和漏水情況．制作示意圖如下圖：
　　4.水火箭的結(jié)構(gòu)圖示意圖：
　　三、研究方法：
　　1.水火箭的豎直升高高度與瓶?jī)?nèi)水位的關(guān)系可以通過做實(shí)驗(yàn)的方法獲得：通過實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)水量為1／4時(shí)，水火箭飛地最高．由實(shí)驗(yàn)結(jié)果看出：氣壓與射程成正比．這是因?yàn)闅鈮涸酱?，噴水的力量越大，水火箭的沖量越大，水火箭做反沖運(yùn)動(dòng)．而在發(fā)射水量為1000ml以上時(shí)，水火箭中的水未噴完，由于氣壓減小就停止了加速，增加水火箭的重量，使水火箭受重力影響而提前墜落了．質(zhì)量越大，所需提供的動(dòng)量就越大，當(dāng)質(zhì)量一定時(shí)，速度越大動(dòng)量越大．而提高速度的方法是提高單位時(shí)間內(nèi)的噴水量．所以，只有當(dāng)水火箭內(nèi)的氣壓與水量適當(dāng)時(shí)，才能飛地更遠(yuǎn)更高．實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，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(huì)噴完，要如何避免水噴不完的情形呢？根據(jù)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(jù)理論，發(fā)射時(shí)我們先量出能灌進(jìn)水火箭的最大值，再算出此氣壓能噴出的最大水量，根據(jù)此兩數(shù)據(jù)裝水灌氣，即可達(dá)到水火箭之最大射程（Pmax＝Fmax×Mmax）．
　　2.怎樣提高水火箭的穩(wěn)定性．
　　水火箭在上升過程中，并不是豎直向上升的，經(jīng)常橫著或側(cè)著瓶身上升．這就要求我們必須提高它的穩(wěn)定性，使它豎直上升．提高它的穩(wěn)定性，就得考慮大氣阻力的作用．首先，水火箭頂部應(yīng)為尖的，以便于減小空氣阻力；其次瓶體形狀應(yīng)接近流線型，這樣便于氣流的通過；要使它豎直上升，還要在放置的時(shí)候使它豎直，我們就取了一個(gè)三角架，把水火箭支?。ú皇蔷o套）使它能豎直地立著．
　　3.發(fā)射軌道對(duì)射程的影響．
　　固定水量600ml，發(fā)射仰角50°．利用無(wú)軌發(fā)射架和70cm發(fā)射架分別發(fā)射水火箭并記錄結(jié)果及發(fā)射情況．比較發(fā)射軌道對(duì)飛行距離的影響．實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：有軌及無(wú)軌發(fā)射器在同一沖量所造成的射程都差不多，可見有無(wú)軌道都不影響射程．但在沖量越小時(shí)，無(wú)軌發(fā)射器發(fā)射的水火箭容易常常偏離預(yù)定方向；而有軌發(fā)射器因?yàn)橛袃蓚€(gè)支點(diǎn)，使水柱噴射時(shí)不易產(chǎn)生其他方向的分力，因此水火箭能精確的直線前進(jìn)．所以，有軌發(fā)射器在準(zhǔn)確度上勝于無(wú)軌發(fā)射器．
　　4.彈頭重量對(duì)發(fā)射軌道的影響．
　　固定水量600ml，發(fā)射仰角50°，使用有軌發(fā)射器．彈頭依序放置填充物，質(zhì)量為30g，40g，50g，60g．比較彈頭重量對(duì)水火箭發(fā)射軌道的影響．
　　由實(shí)驗(yàn)可知：未加前置填充物的彈頭，因受到尾翼質(zhì)量的影響，重心明顯偏后．這時(shí)候，因?yàn)槲矬w旋轉(zhuǎn)時(shí)的中心為重心，所以我們可以把重心G當(dāng)成支點(diǎn)，則在只受重力的情況下彈頭即成一個(gè)以G為支點(diǎn)的平橫杠桿．在飛行時(shí)，彈頭A與彈尾B將受到相同的風(fēng)阻影響，但由于力臂不同（AG＞AB），所以A點(diǎn)所產(chǎn)生的力矩大于B點(diǎn)，故水火箭即會(huì)旋轉(zhuǎn)影響航道．所以我們必須放前置填充物，將重心G向A移動(dòng)，使力臂AG＝BG（即水火箭的中點(diǎn)），這樣A、B產(chǎn)生的力矩才會(huì)相同，達(dá)成平衡．但是如果前置填充物放得太多，重心偏前，造成力臂AG＜BG，力矩A＜力矩B，則又會(huì)變成旋轉(zhuǎn)的情形，而造成反效果．所以，由實(shí)驗(yàn)的結(jié)果得知，填充物約65g為最好，而此時(shí)重心正好位于首尾中點(diǎn)．當(dāng)然，這個(gè)質(zhì)量是不確定的，因水火箭的不同而異．
　　5.發(fā)射仰角的影響．
　　固定水量500ml水，前置填充物，使用有軌發(fā)射器．分別使用發(fā)射仰角35°、45°、55°、65°、75°．比較發(fā)射仰角對(duì)水火箭發(fā)射距離的影響．
　　水火箭的斜發(fā)與斜拋有關(guān)，所以由理論可得發(fā)射仰角為45°時(shí)，飛行距離最長(zhǎng)．但由發(fā)射的結(jié)果得知：在發(fā)射仰角50°到55°之間（約為52°）時(shí)，可以達(dá)到最大的射程．當(dāng)發(fā)射仰角太小時(shí)，水火箭向上的分力不大，使爬升高度不大，且由于水火箭的重量受地球引力的牽引，使其容易落下，造成射程縮短．而當(dāng)角度太大時(shí)，其向上分力雖大，但向前分力太小，以至于射程太短，行成“射得高，但射不遠(yuǎn)”的情形．所以在水火箭的發(fā)射角度方面，須考慮向上分力及向前分力適中、各種外界因素的影響以及發(fā)射仰角．
　　四、延伸制作．
　　1.于大型水火箭的制作．熟悉了水火箭的基本制作后，可以嘗試制作大型水火箭．由質(zhì)量較輕的金屬做成，提供氣壓由氣泵完成．
　　2.多級(jí)火箭的制作．
　　把幾個(gè)水火箭綁在一起，由一個(gè)進(jìn)氣孔提供氣壓．同時(shí)噴出水柱，提高水火箭的飛行能力．
　　經(jīng)過這半個(gè)多學(xué)期的探索、研究、實(shí)驗(yàn)我們初步地完成了水火箭研制工作，從中我們?cè)谠S多方面有了提高．通過查找資料的方法，我們對(duì)火箭的發(fā)展歷史，特別是我國(guó)火箭技術(shù)發(fā)展的歷史，有了很深刻的認(rèn)識(shí)．知道火箭是現(xiàn)代航天所必需的運(yùn)載工具，我國(guó)是火箭技術(shù)的發(fā)源地，現(xiàn)在的運(yùn)載技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，成為當(dāng)今世界的航天大國(guó)．我國(guó)對(duì)航天航空事業(yè)很關(guān)注，然而由于資金短缺以及技術(shù)的缺陷航天事業(yè)發(fā)展地很緩慢，但隨著綜合國(guó)力的強(qiáng)大，在與外國(guó)的合作下已發(fā)射了多枚“長(zhǎng)征系列”的火箭，去年，我國(guó)又成功發(fā)射了“神州二號(hào)”、“神州三號(hào)”宇宙飛船，為將來(lái)開發(fā)宇宙打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)．