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1、探究“水火箭”放射的高度 探究“水火箭”放射的高度 深圳市华茂试验学校刘天海 一、发觉问题 在讲授了（必修加选修）高二物理第八章“动量”之后，同学们对动量守恒的理论产生了深厚的爱好，想探究一下该理论的科学性。于是在班长的带领下，物理爱好小组的同学们根据动量守恒的条件，利用塑料饮料瓶制作了大大小小的“水火箭”十多个。经过试射，全部放射胜利。同学们都特别兴奋。但是c同学却提出了一个问题：“我制造的环保1号水火箭放射了五次，但每次放射的高度不一样，有时低有时高，这是什么缘由呢?怎样才能让水火箭每次都放射得很高呢?”刘老师听了c同学的发言后说：“这说明我们还没有把握制约水火箭放射高度的因素。”听了老师
2、的话，大家觉得有理，于是集体打算，下一步就来讨论“水火箭”放射的高度究竟与哪些因素有关。 二、大胆猜想 在班长的主持下，召开了一个研讨会，内容是“制约水火箭放射高度的因素有哪些。”程海狮同学说：“水火箭放射高度与水火箭自身的质量有关。” 生z：与瓶内的气压有关。 生w：与瓶中灌水的质量有关。 生t：与“水火箭”的外部外形有关。 生v：与瓶口的橡皮塞和金属气门的质量有关。 上述同学在提出自己的假设之后，都对假设的“因素”进行了推理和验证，提出了自己的理论依据。 下面仅举一位同学的假设与求证。 假设：“水火箭”放射的高度与“水火箭”的质量有关。 求证：设“水火箭”自身的质量为m1，放射速度为v1。
3、所谓“水火箭”的放射速度是指水、塞和气门喷出时“火箭”向上的即时速度。被高压气体向下喷出的水、橡皮塞和金属气门总质量为m2，喷射物向下喷射的速度为v2。由动量守恒定律有： m1v1+m2（-v2）=0 v1=m2v2/m1 说明：v1与m2、m1、v2有关。 假如m2、v2保持不变，则“水火箭”放射时的速度与自身的质量成反比，即：m1越小，v1越大，v1越大，放射越高。 故“水火箭”的放射高度与“水火箭”的质量有关，即m1越小，放射越高。 （刘老师在研讨会上对同学的大胆假设与推理赐予了点评，并鼓舞大家通过试验来检验自己假设的正确性。） 三、试验探究 会后，全班分成四个试验小组，开展了仔细而细致
4、的试验探究活动。各组依据自己的假设，分别进行了对比放射试验。下面，记录了第一试验小组进行探究性试验活动的过程。 该小组的组长说：“我推出水火箭放射速度公式v1=m2v2/m1，应当是正确的。我们来做一个试验证明水火箭质量m1越小，放射速度v1越大，放射越高。” 生m：在讨论一个变量与几个变量的函数关系时，我们可以选用两个外形、大小完全相同，里面灌水的质量、橡皮塞和气门的总质量m1相同的“水火箭”，将其中一火箭瓶颈上绑上一块环形铁块，使两个“火箭”的质量不同，进行放射对比试验。 生x：你的假设试验只掌握了一个变量m2不变，还有水、塞子和气门向下喷出的速度v2如何掌握，使它们相同呢? 生t：我想出了一个方法，让两个瓶口的塞子塞得松紧程度一样，打气后，高压气体冲开瓶塞时的压强就会一样大，产生向下的推力也一样大，喷出水和橡皮塞的速度v2就会一样了。 大家异口同声说：“对，对，两个变量掌握问题解决了。”下面是程海狮小组研制做对比放射用的两个“水火箭”的设计图： 掌握两个变量相同：甲乙两个“水火箭”的喷射物的总质量m2相同；甲乙两个“水火箭”向下喷射的速度v2相同，由一位同学使用同样的力度塞紧甲、乙两个“水火箭”的橡皮塞来掌握。这样就使两个“水火箭”的m2、v2满意相同的条件，让甲“水火箭”的质量乙“水火箭”的质量，然后，对比放射。 共2页，当前第1页12