《2025年科学实验活动册八年级上册浙教版》

活动情境
火箭是人们探索广袤宇宙的重要太空运输工具。火箭升空的原理是什么？如何使火箭飞得更高、更远？让我们一起化身航天工程师,运用智慧和创意,设计、制作一枚水火箭来进行模拟探究吧！
活动目的
1. 理解力的相互作用。
2. 掌握常用技术工具的使用方法。
3. 探究水火箭射程的影响因素。
活动准备
塑料瓶(2只),硬塑料片,橡胶塞,气门芯,铁架台,调节旋钮,金属杆,塑料管,打气筒,剪刀,美工刀,胶带(或胶水、热熔胶),打孔器,记号笔,量筒,烧杯,滴管,皮尺,量角器等。
活动过程
一、制作水火箭
1. 制作导流罩：取一只塑料瓶,用剪刀(或美工刀)剪取塑料瓶的上部,如图2-10所示,作为导流罩。
注意
制作过程中,使用剪刀(或美工刀)时需正确握持工具,避免刀刃朝向他人或自己。
2. 制作尾翼：在硬塑料片上画出如图2-11所示的形状,用剪刀沿实线剪下,然后沿虚线折叠成图2-12所示的尾翼(3～4个),用胶带将尾翼的两个面贴合。
3. 制作箭身：用胶带将导流罩固定在另一只塑料瓶的底部,将尾翼固定在塑料瓶合适的位置,确保尾翼分布均匀,如图2-13所示,完成箭身制作。

4. 安装喷嘴：取一只气门芯装在一只已钻孔的橡胶塞上,在塑料瓶内加入适量的水,将装有气门芯的橡胶塞紧塞在塑料瓶口,如图2-13所示。
注意
使用打孔器时,固定好材料,防止滑动割伤手指。
5. 检查气密性：用打气筒通过气门芯向瓶中充入少量空气,观察瓶口是否有水漏出,若不漏水则气密性良好。
6. 制作发射架：在铁架台上,利用调节旋钮固定一根金属杆,确保金属杆的倾斜度方便调节。在金属杆上套一小段塑料管,并用胶带固定,作为水火箭的发射底座。
7. 安装水火箭：另取一段塑料管,用胶带固定在水火箭的箭身上,将塑料管套在金属杆上,如图2-14所示,这样水火箭就安装完毕了。
注意
发射前,确保发射装置稳固,避免发射时部件崩脱伤人。

8. 发射测试：选择开阔、无障碍物、无风的场地,用打气筒通过气门芯向水火箭内充气,进行竖直向上发射试验,比一比谁的水火箭发射得高。发射时,人员要与水火箭保持安全距离。
9. 评价改进：对照表2-10的评价标准,评价制作的水火箭。如果水火箭出现不能升空、在空中翻滚、在空中解体等情况,分析原因并进行有针对性的改进。
表2-10 制作水火箭评价量表
| 评价指标 | 评价内容 | 自评 | 组评 | 小结 |
| 制作工艺 | (1)关键组件的选材和布局合理(1分) | | | |
| | (2)密封性好,能保持气压不变(3分) | | | |
| | (3)结构稳固,飞行时部件不松动,不解体(3分) | | | |
| | (4)涂装美观,设计有创意(1分) | | | |
| 飞行性能 | (5)能够顺利发射(1分) | | | |
| | (6)飞行平稳无摇晃,不翻滚(3分) | | | |
| | (7)能按照预定的轨迹飞行(3分) | | | |
| | (8)发射高度能够达到10m以上(3分) | | | |
| 安全性能 | (9)操作人员离水火箭有安全距离(1分) | | | |
| | (10)降落时不会损坏箭体和地面物体(1分) | | | |
二、探究水火箭射程的影响因素
1. 使用同一枚水火箭,每次用量筒量取相同体积的水加入水火箭。用记号笔在橡胶塞上画出塞入深度的标记,使每次实验时橡胶塞塞入的松紧程度一致。
2. 找一片开阔平整的场地,标记好发射点,通过调节旋钮调整金属杆的倾斜度,用量角器测得发射角为$30^\circ$,安装水火箭。用打气筒向水火箭内充气,直至水火箭自动发射出去,观察水火箭的落地位置,在落点处放置标志物,用皮尺测出发射点到落地点的距离,该段距离就是水火箭水平飞行距离。进行重复实验,将数据记录在表2-11中。
3. 调整金属杆的倾斜度,改变水火箭发射的角度,进行重复实验,用上述方法在表2-11中记录水火箭水平飞行距离。
表2-11 水火箭水平飞行距离记录表(单位：m)
| 实验序号 | 发射角度 | | | | | | |
| | $30^\circ$ | $35^\circ$ | $40^\circ$ | $45^\circ$ | $50^\circ$ | $55^\circ$ | $60^\circ$ |
| 第一次实验 | | | | | | | |
| 第二次实验 | | | | | | | |
| 第三次实验 | | | | | | | |
| 平均值 | | | | | | | |
(1)分析表格中的数据,得出实验结论：______。
(2)水火箭的水平飞行距离,可能还与______有关。请在下面方框中设计实验方案,并通过实验验证你的猜想。
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思考与讨论
1. 水火箭为什么能升空？真实火箭的发射原理与水火箭有什么相似之处？
2. 水火箭发射的高度难以用刻度尺直接测量,你有什么方法能够比较水火箭的发射高度？
3. 在探究水火箭射程的影响因素实验中,改变发射角度进行了多次实验,同一发射角度也进行了多次实验,这样做的目的是什么？
拓展研究
可重复使用火箭,无需每次发射后都制造新火箭,可快速准备下一次的发射任务,缩短发射周期,大大降低发射成本,提升发射效率。那么,本活动中的水火箭升空后如何安全回收？请查阅资料,提出使水火箭安全着陆的解决方案,并证明方案的可行性。

答案：
探究水火箭射程的影响因素
（1）在其他条件相同时，水火箭的水平飞行距离随发射角度增大先增大后减小，45°左右时水平飞行距离最远。
（2）瓶内水量；
实验方案：
猜想：水火箭水平飞行距离与瓶内水量有关。
步骤：①用同一水火箭，发射角度45°，橡胶塞松紧一致。②分别加入50mL、100mL、150mL水。③每次充气20次，发射后测水平距离，重复3次取平均值。④比较不同水量下的平均距离，得出结论。
思考与讨论
1. 水火箭向下喷水，水对火箭产生向上反作用力使其升空；真实火箭与水火箭均利用物体间力的相互作用（反冲）原理。
2. 测量水火箭从发射到落地的飞行时间，时间越长高度越高（或用手机拍摄对比最高点相对位置）。
3. 改变发射角度多次实验是为探究角度对射程的影响；同一角度多次实验是为取平均值减小误差。
拓展研究
解决方案：在水火箭顶部安装轻质塑料袋制作的降落伞，伞绳连接箭身。
可行性证明：发射安装降落伞的水火箭，观察到其下落速度减慢，平稳着陆且箭体无损坏，方案可行。