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创建绿色校园、研制可持续发展科技
2022.05.05

环境和社会经济的可持续发展是当今全球面临的重大课题之一。我国作为世界上人口最多的发展中国家,已把环境保护列为基本国策,努力开创经济、社会、资源和环境协调发展的新纪元。但由于经济和教育尚不发达,公众的环境意识有待提高,因此在高中校园中强化对学生的环境意识教育使其成为未来环境保护的宣传者和参与者,成为我国当前实施可持续发展战略中最迫切的任务。

为了培养我校师生“绿色校园”可持续发展观念,南宁市东盟黄冈中学科研处组织高一高二师生参与了“创建绿色校园、建设生态环境”为主题的科技节活动。下面为“生态水火箭”的制作原理。

水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭。是利用废弃的饮料瓶制作成动力舱、箭体、箭头、尾翼、降落伞。灌入一定数量的水,利用打气筒充入空气到达一定的压力后发射。是利用水和空气的质量之比(水的质量是空气的816倍),压力空气把水从火箭尾部的喷嘴向下高速喷出,在反作用下,水火箭快速上升,加速度、惯性滑翔在空中飞行,像导弹一样有一个飞行轨迹,最后达到一定高度,在空中打开降落伞徐徐降落的火箭模型。

水火箭是寓教于乐、设计环保、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。解释牛顿第一、第二、第三定律(作用与反作用、惯性、能量守恒定律),了解一些基本的空气动力学和飞行力学等方面知识。使广大青少年了解航天科技,热爱航天科技,为国家航天事业培养、造就、输送优秀人才。

发射原理

用橡皮塞塞紧的可乐瓶,形成一个密闭的空间.把气体打入密闭的容器内,使得容器内空气的气压增大,当超过橡皮塞与瓶口接合的最大程度时,瓶口与橡皮塞自由脱离,箭内水向后喷出,获得反作用力射出。 

图片1.png

水火箭的制作

1.材料准备:3~6个2.25L的可乐瓶、剪刀、单面刀片、木塞、球类气针、圆珠笔芯、订书机、双面胶、彩色装饰纸。

2. 制作过程:取出其中一个可乐瓶,大约以1/3的间距切成三等份;留下瓶口及中段部分,将第二个可乐瓶倒过来;

3. 将第一个的瓶口盖在第二个可乐瓶的瓶底,再将第一个的中段瓶身盖在第二个可乐瓶的瓶口;盖上后,用双面胶粘紧;再找出一个硬纸板,剪出平衡翼,平衡翼的数量为4个。太大的平衡翼很重,太小的起不了平衡作用。 

4. 制作重点:在制作过程中,喷口是最为重要的,密封一定要好,否则不能提供良好的压力.气针在木塞中,也要达到密不透水,最好用烧红的针尖穿洞。如果还有漏水情况,可以在气针上加装一个圆珠笔芯,圆珠笔芯的顶端伸出水面,可防止打气时气泡的翻滚和漏水情况。

研究方法

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1/4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PV=nRT,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(Pmax=Fmax×Mmax)。

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,可以尝试制作大型水火箭。由质量较轻的金属做成,提供气压由气泵完成。 

 2.多级火箭的制作

 把几个水火箭绑在一起,由一个进气孔提供气压,同时喷出水柱,提高水火箭的飞行能力。

 经过这次科技节的探索、研究、实验我们初步地完成了水火箭研制工作,从中我们在许多方面有了提高。通过查找资料的方法,我们对火箭的发展历史,特别是我国火箭技术发展的历史,有了很深刻的认识;知道火箭是现代航天所必需的运载工具,我国是火箭技术的发源地,现在的运载技术已经达到了世界先进水平,成为当今世界的航天大国.我国对航天航空事业很关注,然而由于资金短缺以及技术的缺陷航天事业发展地很缓慢,但随着综合国力的强大,在与外国的合作下已发射了多枚“长征系列”的火箭,去年,我国又成功发射了“神州十二号”宇宙飞船,为将来开发宇宙打下坚固的基础。

同时,它象征着勃勃生机与希望,给人们带来许多美好的想象空间。环境保护是可持续发展的核心内容之一,加强环境教育,建设绿色校园是实现可持续发展的一项战略性措施;是落实《中共中央国务院关于深化教育改革全面推进素质教育的决定》的行动;是深化素质教育的切入点,是创学校品牌的最佳形式。站在可持续发展的战略高度。