水火箭的制作与发射

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二、水火箭的制作(知识点:反冲、作用力和反作用力)

我们查找资料发现了一种简便易行的水火箭的制作方法,具有取材方便、便于制作、安全可靠、飞行平稳的特点,飞行高度可达40米。于是印发制作方法给学生,提供材料有:细高的矿泉水瓶、硬塑料片、橡皮塞、篮球加气针、高压气筒、万能胶水。这次制作比赛时只有两个同学的水火箭飞了起来,高度只有一米左右,可是看着自己制作的火箭可以飞起,他们脸上的激动是无法形容的,这个效果也是课堂上死讲理论所无法达到的。以往他们老是认为自己和天空和火箭和卫星离的太远,可今天,他们自己制作的简陋的火箭起飞了!或许,从这时起,在他们心中一个飞天梦就开始了,中国的航天史上有可能要留下他们的名字!

1 准备材料。三四个2.5升的可乐瓶,若干X光片,几个化学器材用的3号和4号软胶塞,一整套单车气门心,剪刀、小刀各一把,透明胶、双面胶和绝缘胶布,502胶水一支。

2 机翼制作。用剪刀将X光片裁成大小相同的直角梯形28块,梯形长12cm,高6cm,斜腰和长底夹角约45度。另裁4个同上规格但高为8cm,短底相连接两面重叠的梯形(用作机翼的表面)。用双面胶将7小块梯形紧密粘成一个厚的梯形,使之平直平坦,然后用一个大的双面梯形将其紧密包住并粘紧。为使机翼的厚面平整,可用剪刀或小刀修平修直,然后将机翼的厚面用绝缘胶封住。最后,将机翼两边长出的部分向外折成90度。这样,按上述方法将其余的X光片做成三个机翼。

3 机身制作。取一个健力宝瓶(瓶头弧线过度比较自然,作火箭头利于减小空气阻力)在离下端11cm处将其横截剪开,用绝缘胶将带瓶口的部分粘紧在另一个瓶子的底部,用绝缘胶在接口处多缠绕几圈以牢固。

4 气塞制作。取一个4号的软胶塞,用开洞工具在胶塞的底部正中处开一个比气门芯套筒稍小一点的平直洞,然后用小刀横切去细端约0.6cm;将气门芯套筒上一个面积较大的“戒指”(五金店有卖),从软胶塞的细端往上把气门芯装好,套上一个同样的“戒指”,拧上螺丝,稍微紧就可以。最后将气塞用磨刀石磨成圆柱体,达到刚好能够完全进入可乐瓶口或稍紧一点,装上气门芯即可使用。

5 炮头制作。取一个3号软胶塞用小刀将其削尖且圆滑。

6 组装机翼。取一个健力宝瓶剪一个长比机翼长稍长的两面相通的圆柱体,然后用透明胶和绝缘胶将4个机翼4等分紧密粘好。最后,将粘好机翼的圆柱体套在水火箭的底部使其与瓶口相平(这不一定是最佳位置,可在飞行实践中上下调节寻找确定),用绝缘胶缠绕粘紧。

7 其他。为增大气塞和瓶口的接触面以增大瓶内气压,可用小刀将气塞大端削细一点并使之圆平粗糙。由于机身增长了一节做火箭头,火箭头部分较轻不平衡,可适当往里面塞纸以达到平衡。为尽可能减小空气阻力,将用软胶塞做成的炮头用502胶水在火箭头瓶口粘好。

按以上方法一个简单的水火箭便制作完成。根据我们研制的水火箭,通过实践的改进,水平方向飞行可达160米左右,竖直方向飞行可达40~50米。

水火箭发射方法:

1 水量调控。水火箭用水量和火箭容气空间有一定的比例,不能太多也不能太少,最佳用水量约为火箭容气空间的1/4到2/5之间(2.5升的空间大约装600毫升左右,可多试验几次寻找确定)。

2 发射角度。水平方向飞行,由于空气的阻力,发射的最佳角度在50到55度之间,不同的水火箭可能不同,可通过控制变量的方法试验确定。(我们制作的水火箭最佳角度是53度左右)。竖直方向飞行则为90度。

3 气塞使用。气塞的使用原理是通过压缩软胶塞体积膨胀来调节气塞的松紧程度,压缩越厉

害体积膨胀越大,气塞越紧,要把气塞冲出来的气压就越大,即火箭获得的动力越大。具体使用方法如下:首先拆下气塞的气门芯,将气塞在原形塞进火箭的瓶口内,然后用套筒(一种专门用来拧螺丝的工具,五金店有卖)拧紧气塞的螺丝,最后安装气门芯即可加气使用。(注:拧紧程度可按需要来调节。)

4 发射稳定调控。仅讨论水平方向的发射。需要制作一个发射台,发射台要配有导航轨道,导航轨道不要太长也不要太短,一般长为60cm(可用三个教学用的大三角板和两根扫帚柄拼凑而成,为减少扫帚柄作导航轨道时对水火箭的摩擦,可用透明胶粘贴扫帚柄或如图例所示的模型)。无风天气时,正对目标按最佳发射角度(指发射轨道与地面的夹角)发射。刮风天气时,应视风力和风向适当调偏与发射目标的方向,保持最佳发射角度发射。

5 注意事项。发射时,确保火箭和轨道的平直一致,若偏离1~2度都会影响飞行的平稳性而呈“8”字型飞行。用气筒打气时,要尽可能平稳,打气频率不要太慢应快点。要尽可能将气塞塞紧,可通过拧紧气塞的螺丝来调节,气塞塞得越紧瓶内气压越大而火箭的动力就越大。

取第一个瓶子,称之为A瓶。在瓶子上下1-1、2-2的位置各画一条线,两条线位置的决定方法如下。

1-1:选瓶上弧线曲度与火箭泡棉头曲度相近处。

2-2:选瓶子下方曲线转直点的下方约0.5cm处。

自1-1线上方、2-2线下方約0.5cm处用美工刀(或剪刀)切(剪)开。

用剪刀慢慢修剪至画线处,画量使其平整,以便与B瓶衔接时可以较为密合。

将火箭泡棉头放置于A瓶上方,由正上方看泡棉头是否对准保特瓶之正中央位置。若已放正,则使用电工胶布缠绕于相接处,加以固定。

C瓶完成图

将厚纸板对折,然后用铅笔画出四个梯形。然后用剪刀沿线剪开。

注:尾翼之尺寸、形状,可以做不同的变化,以测试其对飞行有何影响。

同样以投影片至做出与厚纸板规格相同之梯形。

将制作好之投影片包覆于厚纸板梯形之外侧,可以先使用双面胶带将投影片及厚纸板接合在一起,然后使用电工胶布将其三边贴过。

用双面胶帶貼于摺起部分之底部。此步骤为了将做好之四个尾翼贴于C瓶。

四个尾翼完成图。

将四片尾翼年贴于C瓶上,需确定为十字对称,如此才能平衡。

先以电工胶布黏貼於尾翼兩側,黏貼時須注意电工胶布的長度須夠長,上方需比尾翼高約一个胶帶的高度,下方反折入C瓶內,以增加牢固程度。再以电工胶布缠绕于尾翼上方约两圈。