《水火箭培训材料》PPT课件.ppt

西南科技大学第五届水火箭制作大赛培训会,科技扬帆放飞梦想，绿色环保创意无限 2012.10.,产生的背景,火箭是由中国人发明的，中国是古代火箭的故乡。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。,重庆的石才俊老人,环境越来越受到当代人的关注，当你还在犹豫怎样为我们美丽的星球的环境做点什么时？机会就已经来到你身边了。回收利用几个别人废弃的可乐瓶，发挥你的想象作出一个有创意的可乐瓶火箭模型。,参赛要求,1、参赛人员以小组为单位参赛，人数不多于三人；3、每个参赛团队有两次发射机会，每次发射应在3分钟之内完成；4、为确保安全，瓶内气压不可过高，如果在打气过程中瓶子如不能承受压力而爆裂破损，参赛者的成绩将被记作零；,5、如果水火箭在空中解体，则取消本轮比赛成绩。如果火箭在着陆后解体，则将所获成绩减去20%；6、火箭降落点如超出左右界限则判为无效；8、在发射架角度确定的情况下，比赛主要考察火箭着地点距离发射点的距离与偏离角度.,火箭规格,动力:火箭只可以水力发动，不可以使用其他辅助能源。高度限制:火箭的直径不能超越0.4米;高度不能超越1米。重量限制:没有限制.,规格要求,可乐瓶限制:必须采用可乐瓶制作火箭，宝特瓶的款式、数量不限，整台火箭所配置的气咀的数量不限。活塞规格:火箭所采用活塞原为一般汽车轮胎气咀。也可以使自己制作的木塞。结构限制:火箭的结构不限。装饰材料:参赛者请尽量选择环保材料或再用物料作装饰及黏合用，如纸、木材、棉绳等。,外观：内容健康，有创意。,评分规则,第一项：遵守比赛规则：20分第二项：射程：多少米记作多少分总分：第一项+第二项得分,评分标准,1、比较发射距离（发射距离是指落地点垂直于中线处到发射点的距离）；2、发射区域是一个40度的扇形区域，现场将划定发射区域内各发射距离的分数段，处在同一发射距离的火箭，则比较偏移角度，偏移小者成绩优先,准备发射的“2012号”火箭“国防辐射二号”火箭,3、发射准度是指落地点与发射点的连线和中心轴线的偏移角度。现场将划定发射区域内各发射准度的分数段。4、每次准备的时间（是指裁判宣布当前选手开始比赛到火箭发射升空的时间）超过2分钟则准备时间的分数将被扣五分，如果两次发射机会的准备时间都超过2分钟则第一项分数为将被全部扣除。,飞了91.15m远的“长城”火箭,“飞天万户”号火箭,5.宣布比赛参赛队时，未及时到场，第一项的分数全部扣除。出现特殊情况需一天前通知。,飞了91.15m远的“长城”火箭,“飞天万户”号火箭,奖项设置,一等奖一名 二等奖二名 三等奖三名优秀奖若干 最佳创意奖若干,火箭的制作（一）,材料准备：36个2.25L/1.25L的可乐瓶、剪刀、单面刀片、木塞、球类气针、双面胶、彩色装饰纸,火箭头部,瓶口下方约6公分处，以签字笔作下记号。瓶底最宽处也以签字笔作下记号。先以美工刀刺穿可乐瓶，再以剪刀沿记号线剪开。将火箭头由上方瓶口入。将火箭头放正，用防水胶带于相接处加以固定。,火箭头与压力槽的连接,取一完整的瓶子，做為压力槽。将火箭头与压力槽的底部相连接，然后置于平坦之桌面上或地面上滚动，看看是否连接平整，滚动情况是否平顺。,若平顺，则以防水胶带加以固定。,尾翼部份制作,尾翼胶片对摺，再把边缘压平。,将压平的尾翼胶片开口处约11公分，摺边约4公分，用签字笔划两个梯形。以美工刀、尺将划线部份割开。取两边梯形部分製作尾翼，中间部分捨弃不用。依相同步骤，完成片4尾翼。,将梯形之长边（开口处）划1公分记号线。翻开尾翼，裡面贴上两条双面胶带，将它黏贴住。将梯形之1公分记号线处，往外摺起90，另一边同样动作。用双面胶黏贴於摺起部分的底部。依相同步骤，完成片4尾翼。,沿短边、斜边用防水胶带再贴过。防水胶带之贴法為贴一半，然后悬空之另一半再反折至另一边。依相同步骤，完成片4尾翼。,黏贴尾翼,取一空瓶，瓶底最宽处以签字笔作下记号。（仔细看会有一接合线，以此线作为基准）瓶底记号处往上量约12公分以签字笔作下记号。,先以美工刀刺穿可乐瓶，再以剪刀沿记号线剪开。注意：瓶底处待会儿黏贴尾翼时为上方。,将四片尾翼平均黏贴于瓶上 尾翼部分需与上图下方贴齐。,以防水胶带黏贴在尾翼的两侧，黏贴时须注意防水胶带的长度须够长，上方需与顶部切齐，下方需比底部长约3公分反折入瓶内，以增加牢固程度。,依序将四片尾翼两边都贴上防水胶带补强。将尾翼套入压力槽的入口处，需注意保持火箭箭身的笔直，以确保飞行方向的准确。再以防水胶带缠绕于尾翼上方两圈。将喷嘴锁上宝特瓶瓶口。,可乐瓶火箭主体完成！,可乐瓶火箭制作（二）,4、利用厚透明胶片或珍珠版制作尾翼四片並將其平均分配固定在火箭的後半部 ps涂上黏著劑並用胶带确实固定。未平均分配或未固定會影响火箭行进的方向,1,2,3,5、套上火箭头及噴嘴，准备 展翅高飞了,气塞的制作,水火箭的主体部门完成以后，还需要给水火箭制作一个胶塞，如果没有胶塞，可以利用木塞也可以，在胶塞或者木塞的中间打一个孔插入一个打气针，一般给篮球大气的气针就可以。制作胶塞的过程中最重要的是气密性，如果出现漏气，那么就会影响飞行。,火箭的整体图,制作完之后在贴上装饰纸，达到自己想要的结果,过程中所蕴含的科学道理,最大射程问题：水火箭的竖直升高高度与瓶内水位的关系可以通过做实验的方法获得：通过实验得出，当水量为14时，水火箭飞地最高由实验结果看出：气压与射程成正比这是因为气压越大，喷水的力量越大，水火箭的冲量越大，水火箭做反冲运动而在发射水量为1000ml以上时，水火箭中的水未喷完，由于气压减小就停止了加速，增加水火箭的重量，使水火箭受重力影响而提前坠落了质量越大，所需提供的动量就越大，当质量一定时，速度越大动量越大而提高速度的方法是提高单位时间内的喷水量所以，只有当水火箭内的气压与水量适当时，才能飞地更远更高实验中发现，若水量大于固定气压所能喷射的上限，则水火箭中的水不会喷完，要如何避免水喷不完的情形呢？根据PVnRT，可求出一定气压所能喷出的水量上限若是水量不够一定气压所能喷出的水量被较早喷完根据理论，发射时我们先量出能灌进水火箭的最大值，再算出此气压能喷出的最大水量，根据此两数据装水灌气，即可达到水火箭之最大射程（PmaxFmaxMmax）,稳定性问题：水火箭在上升过程中，并不是竖直向上升的，经常横着或侧着瓶身上升这就要求我们必须提高它的稳定性，使它竖直上升提高它的稳定性，就得考虑大气阻力的作用首先，水火箭顶部应为尖的，以便于减小空气阻力；其次瓶体形状应接近流线型，这样便于气流的通过；要使它竖直上升，还要在放置的时候使它竖直，我们就取了一个三角架，把水火箭支住（不是紧套）使它能竖直地立着,上届比赛中的火箭,发射轨道对射程的影响：固定水量600ml，发射仰角50利用无轨发射架和70cm发射架分别发射水火箭并记录结果及发射情况比较发射轨道对飞行距离的影响实验结果显示：有轨及无轨发射器在同一冲量所造成的射程都差不多，可见有无轨道都不影响射程但在冲量越小时，无轨发射器发射的水火箭容易常常偏离预定方向；而有轨发射器因为有两个支点，使水柱喷射时不易产生其他方向的分力，因此水火箭能精确的直线前进所以，有轨发射器在准确度上胜于无轨发射器,弹头重量对发射轨道的影响 固定水量600ml，发射仰角50，使用有轨发射器弹头依序放置填充物，质量为30g，40g，50g，60g比较弹头重量对水火箭发射轨道的影响 由实验可知：未加前置填充物的弹头，因受到尾翼质量的影响，重心明显偏后这时候，因为物体旋转时的中心为重心，所以我们可以把重心G当成支点，则在只受重力的情况下弹头即成一个以G为支点的平横杠杆在飞行时，弹头A与弹尾B将受到相同的风阻影响，但由于力臂不同（AGAB），所以A点所产生的力矩大于B点，故水火箭即会旋转影响航道所以我们必须放前置填充物，将重心G向A移动，使力臂AGBG（即水火箭的中点），这样A、B产生的力矩才会相同，达成平衡但是如果前置填充物放得太多，重心偏前，造成力臂AGBG，力矩A力矩B，则又会变成旋转的情形，而造成反效果所以，由实验的结果得知，填充物约65g为最好，而此时重心正好位于首尾中点当然，这个质量是不确定的，因水火箭的不同而异,发射仰角的影响：固定水量500ml水，前置填充物，使用有轨发射器分别使用发射仰角35、45、55、65、75比较发射仰角对水火箭发射距离的影响 水火箭的斜发与斜抛有关，所以由理论可得发射仰角为45时，飞行距离最长但由发射的结果得知：在发射仰角50到55之间（约为52）时，可以达到最大的射程当发射仰角太小时，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牵引，使其容易落下，造成射程缩短而当角度太大时，其向上分力虽大，但向前分力太小，以至于射程太短，行成“射得高，但射不远”的情形所以在水火箭的发射角度方面，须考虑向上分力及向前分力适中、各种外界因素的影响以及发射仰角,可乐瓶火箭的延伸制作,三级火箭的制作可乐瓶火箭降落伞的制作,三级水火箭的制作,三级水火箭是在一级水火箭的基础上发展而成的,它更加真实地再现了火箭的升空过程,有助于同学们对火箭的发射原理的理解,可作为学生课外实验之用,并能激发同学们学习物理的兴趣.,三级火箭的制作,1结构及原理三级水火箭(图1)是根据动量守恒定理制作而成的.当我们用打气筒给水火箭充入气压时,第一级与第二级之间的连接系统受压膨胀,使连接系统与第二级紧密连接,在达到一定压强时,向第二级充气;同理,当第二级达到一定气压时,向第三级充气;直到第三级水火箭充入足够的气压.这时松开控制器,第一级水火箭里面的水由于受高压的作用,把活塞冲开,产生一个很大的反冲力,这个力远大于重力,这时可看做动量守恒:Mv-mu=0.(M为除去喷出来的水后的水火箭的总质量,m为第一级喷出的水)第一级里的水喷出后,它里面的压强很快与大气压相等,连接系统收缩,第一级一起被第二级里的气压喷出,实现第一级的脱落,同时第二级里面的水也被喷出,水火箭再次获得反冲.同理,当第三级里面的水喷出后,水火箭第三次作反冲运动.,1饮料瓶2连接系统3气嘴4导航翼5铁架台6打气筒7控制器,2制作过程,给第一级的顶部挖孔,并刚好能放入气门芯嘴(不带小胶管),如图3所示.然后再加上胶塞和气嘴的其余部件.(3)连接系统(图4)用变速跑车的内胎,截出三段相同长度(12 cm左右),将它们嵌套在一起.在连接系统的顶部放入套着胶塞的气嘴(带小胶管),胶塞要磨成与内胎的孔径差不多大,并在胶塞上刻出两条痕,方便以后用铁线扎紧.而在第一级顶部处的气门芯嘴也用胶塞套紧如图5所示:气嘴.,图3图4连接系统图,(4)扩口由于内胎的孔径比瓶口的孔径要大,因此需把第二级的瓶口扩大.方法如图6所示.用酒精灯将瓶口均匀加热,然后用通径略大于内胎口的木棍对瓶口进行扩口.(5)用同样的方法给第二级加上连接系统;而第三级只进行扩口处理.(6)最后,用可乐瓶的空壳将三级水火箭连起来,并给它加上导航翼、圆锥顶和降落伞.导航翼与圆锥顶都可用可乐瓶的空壳做成,导航翼可将空壳剪成梯形,而圆锥顶则可将空壳剪成扇形,然后将它们折叠起来即可.,3演示按装置图装上适量的水,一般第一级的水大约为250 mL,第二级为100 mL,第三级为70 mL,然后将各级接在一起,给第一级加上中间开口的瓶盖(控制器),用来控制打气的次数,然后放在铁架台上,开始打气.打气速度要均匀,当第三级里面充有足够的气压时,松开控制器,水火箭即可飞入蓝空,并实现一级一级脱落.,水火箭降落伞的制作,水火箭发射后可以飞到几十米高,十分精彩。但是过去存在的主要问题是火箭的箭体从高处下落之后往往被完全摔坏,十分可惜。为此,我们又设计制作了水火箭的降落伞,让水火箭升空后在降落伞的帮助下从高处徐徐下落,不仅保护了精心制成的箭体,而且使水火箭的发射过程更加生动和精彩。水火箭的降落伞由副伞、主伞、副伞舱和主伞船四部分组成,制作方法介绍如下:,1制作材料,500ml可乐瓶2个、大小丝绸布各1块、502胶水、细线若干、长约700mm粗棉线1根、剪刀、缝衣针等。,2制作方法2.1副伞制作方法将小块丝绸剪成6块弦长约为100mm、半径约为120mm弧形向内的扇页,如图1所示。然后用缝衣针将6块丝绸缝合起来(顶部留一个直径约为4mm的小孔),并在每两块丝绸交缝边缘缝上一根约100mm长的细线,6根细线的另一端系在一起。副伞打开时如图2所示。2.2主伞制作方法主伞的制作方法与副伞的制作方法一样,将大块丝绸剪成8块弦长约为150mm、半径约为250mm弧形向内的扇页,如图3所示。然后用缝衣针将8块丝绸缝合起来(注意顶部要一个直径约为6mm的小孔),并在每两块丝绸交缝边缘缝上约500mm长的双股细线(能承受大的拉力),细线的另一端系在一起。主伞打开时与图2示形状一样。,2.3组装降落伞先将副伞和主伞连接起来:将副伞的顶点固定在粗棉线一端约150mm处,6根细线的公共端固定在粗棉线上离副伞顶点约150mm处。粗棉线的另一端固定在主伞的顶点上,如图4示。其次,将2500mm的可乐瓶一个剪掉下部分只留上面弧形部分,这部分与其瓶盖就构成副伞舱。另一个剪掉下部分,中间直的部分留下约10mm长,这就是主伞舱,如图5示。再在副伞舱的瓶盖上钻一个小孔,连副伞的粗棉线一端穿过副伞舱的瓶口通过小孔拴在瓶盖上,旋紧瓶盖,将副伞折叠好后放入副伞舱内。用丢弃的可乐瓶卷一个长约30mm、直径稍微大于可乐瓶瓶盖的连筒杆,连筒杆一端套在水火箭箭体上面的瓶盖上。主伞舱的瓶盖翻粘在连筒杆的另一端上,主伞细线的公共端穿过主伞舱瓶口粘固在主伞舱的瓶盖中心,旋紧瓶盖,将主伞折叠好后放入主伞舱内。最后,将副伞舱对扣在主伞舱上,如图6示。,降落伞打开原理,发射后,当水火箭向上飞行时,空气阻力向下压着副伞舱,进而副伞舱压着降低伞;当水火箭下落时,空气阻力吹落副伞舱,副伞舱拉出副伞,副伞迅速打开后又立即拉出主伞,整个降落伞就打开了。,4说明,(1)如条件允许,扇形丝绸最好先绞边,在缝合,以免滑丝。(2)主伞和副伞折叠放入副伞船和主伞舱中时,要注意方向,不然降落伞就打不开。水火箭及其降落伞的制作需要反复的实验和不断的改进才能收到好的效果。希望有兴趣的同行共同努力,使这一活动更加完善和精彩。,现在，动起你的双手，让你的创意一飞冲天吧！,通知,试飞时间：10月21日（星期天）上午9:00试飞场地：龙山体育场比赛时间：10月30日上午8点比赛场地：龙山体育场,