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【问题缘起】
中国是火箭的发源地,宋代出现的烟花爆竹是原始火箭的雏形,明代万户进行了最早的火箭升空尝试。我国目前已经完成多款运载火箭的研制、生产和发射任务,火箭已成为我国探索太空的“天梯”。
【活动方案】
任务一:了解火箭。
文献研究
1.搜集资料,按照我国长征系列运载火箭技术革新的时间顺序,梳理我国火箭发展的历程。
2.查阅资料,以图文形式绘制火箭结构,交流火箭各部分的作用,探讨火箭燃料的选用情况,深入了解火箭的工作原理。
实地参观
走进火箭发射基地、科技馆或博物馆,现场观察火箭结构,询问工作人员运载火箭在我国航天事业中的作用。
任务二:设计与制作水火箭

【交流评价】
1.展示你制作的水火箭,与同学比比谁的水火箭飞得更高;与同学交流在设计和制作水火箭过程中遇到的问题和解决办法;改进你的水火箭作品,让它飞得更高。
2.撰写研究报告,与同学分享水火箭的结构特点、升空原理及飞得更高的诀窍。
3.查阅资料,了解我国科学家研发、制造火箭这一伟大探索历程背后的艰辛,感受他们不畏艰难、勇攀高峰的奋斗精神。
【问题缘起】
中国是火箭的发源地,宋代出现的烟花爆竹是原始火箭的雏形,明代万户进行了最早的火箭升空尝试。我国目前已经完成多款运载火箭的研制、生产和发射任务,火箭已成为我国探索太空的“天梯”。
【活动方案】
任务一:了解火箭。
文献研究
1.搜集资料,按照我国长征系列运载火箭技术革新的时间顺序,梳理我国火箭发展的历程。
2.查阅资料,以图文形式绘制火箭结构,交流火箭各部分的作用,探讨火箭燃料的选用情况,深入了解火箭的工作原理。
实地参观
走进火箭发射基地、科技馆或博物馆,现场观察火箭结构,询问工作人员运载火箭在我国航天事业中的作用。
任务二:设计与制作水火箭
【交流评价】
1.展示你制作的水火箭,与同学比比谁的水火箭飞得更高;与同学交流在设计和制作水火箭过程中遇到的问题和解决办法;改进你的水火箭作品,让它飞得更高。
2.撰写研究报告,与同学分享水火箭的结构特点、升空原理及飞得更高的诀窍。
3.查阅资料,了解我国科学家研发、制造火箭这一伟大探索历程背后的艰辛,感受他们不畏艰难、勇攀高峰的奋斗精神。
答案
解:
2025年6月15日 天气晴
任务一:
1. 我国长征系列运载火箭发展历程:
①1970年:长征一号首飞成功,发射我国首颗人造卫星东方红一号,实现我国运载火箭从无到有的突破;
②1975年:长征二号运载火箭首飞,成功发射返回式遥感卫星,我国掌握近地轨道载荷返回技术;
③1984年:长征三号运载火箭首飞,搭载氢氧发动机,成功将通信卫星送入地球同步转移轨道;
④1990年:长征二号E(长二捆)捆绑运载火箭首飞,突破助推器捆绑技术,运载能力大幅提升;
⑤2016年:长征五号大型运载火箭首飞,我国进入大推力运载火箭时代;
⑥2020年:长征五号B运载火箭首飞成功,支撑后续我国空间站建造任务完成,后续长征六号、长征七号、长征八号、长征十一号等多型火箭陆续投入使用,形成覆盖不同轨道、不同载荷需求的完整运载火箭谱系。
2. 火箭相关内容:
火箭结构包含整流罩、有效载荷舱、燃料储箱、发动机、尾翼五个核心部分:整流罩作用是在大气层内飞行时保护内部载荷,降低飞行阻力;有效载荷舱用来搭载卫星、飞船等航天器;燃料储箱用来储存火箭推进剂;发动机通过燃烧推进剂向后喷出高速燃气,为火箭提供推力;尾翼用来稳定火箭飞行姿态,避免火箭在空中翻滚。
火箭燃料分为固体推进剂和液体推进剂两类,固体推进剂便于长期储存、发射响应速度快,液体推进剂比冲高、推力调节灵活,燃料选取需要满足能量密度高、燃烧产物清洁、安全性好的要求。
火箭工作原理基于牛顿第三定律(作用力与反作用力),推进剂在燃烧室燃烧后生成的高温高压燃气从喷管高速向后喷出,燃气对火箭产生向前的反作用力,推动火箭不断加速升空。
实地参观记录:在当地科技馆参观运载火箭1:10模型后了解到,运载火箭是我国开展载人航天、月球探测、火星探测等空间探索任务的基础,能够将各类航天器精准送入预定轨道,是我国航天事业发展的核心支撑装备。
任务二:
1. 材料与工具:500mL透明塑料可乐瓶2个、硬卡纸、热熔胶、剪刀、打气筒、带气门芯的橡胶发射塞、透明防水胶带、刻度尺、清水。
2. 设计与实践:
(1) 水火箭头部制作:将其中一个塑料瓶的瓶底平整剪下,用硬卡纸裁剪出扇形,拼接粘合成流线型圆锥头,将圆锥头固定在剪下的瓶底开口处,打磨光滑接缝,保证头部呈流线型减小空气阻力。
(2) 水火箭尾翼制作:用硬卡纸裁剪出4块形状、大小完全相同的直角梯形尾翼,将尾翼边缘打磨光滑,避免出现尖锐凸起。
(3) 水火箭连接:将两个塑料瓶的瓶口对齐对接,用防水胶带缠绕密封,再用热熔胶加固,保证连接处不漏水不漏气,将制作好的圆锥头部固定在箭体的上端位置。
(4) 水火箭喷嘴制作:选取和塑料瓶瓶口适配的橡胶塞,在橡胶塞中心钻出和气门芯直径匹配的孔洞,将气门芯塞入孔洞中固定,在缝隙处涂抹热熔胶密封,保证喷嘴位置不会漏气漏水。
(5) 水火箭安装:用刻度尺在箭体下端均匀标记出4个尾翼的粘贴位置,将4个尾翼分别粘贴在标记处,用热熔胶加固,保证所有尾翼都和箭体轴线平行,对称分布。
(6) 水火箭调试与发射:向箭体内注入约占箭体容积1/3的清水,将带气门芯的橡胶塞塞紧在箭体下端的开口处,把水火箭固定在发射架上,调整发射角度为和地面呈75°左右,用打气筒通过气门芯向箭体内打气,观察气压表数值达到0.3MPa时松开发射开关,水火箭即可发射升空。
交流评价:
1. 制作过程中遇到的问题:第一次发射时火箭飞行姿态歪斜,很快坠落,解决方法是重新调整尾翼位置,保证4个尾翼完全对称,和箭体轴线平行,后续飞行姿态就保持稳定了。后续改进可以将头部做得更尖更光滑,适当调整箭体内装水的比例,进一步提升发射高度。
2. 水火箭结构特点:整体为流线型,头部尖细,尾翼对称分布,箭体为密封的耐压结构。升空原理是利用打气筒向密封的箭体内打气,让内部气压远大于外界大气压,当喷嘴打开时,高压的水从喷嘴高速向后喷出,根据作用力与反作用力,水对水火箭产生向上的反推力,推动水火箭升空。飞得更高的诀窍:保证箭体整体流线型降低空气阻力,尾翼对称保证飞行姿态稳定,选取占箭体容积1/3左右的装水比例,发射时的气压足够大,发射角度调整为45°~75°之间。
3. 查阅资料了解到我国长征系列火箭研发初期,科研人员在物资匮乏、技术基础薄弱的条件下,在戈壁荒漠中艰苦奋斗,反复试验攻克了大量技术难关,才一步步实现我国运载火箭技术的突破,这种不畏艰难、自主创新、勇攀高峰的奋斗精神值得学习。
2025年6月15日 天气晴
任务一:
1. 我国长征系列运载火箭发展历程:
①1970年:长征一号首飞成功,发射我国首颗人造卫星东方红一号,实现我国运载火箭从无到有的突破;
②1975年:长征二号运载火箭首飞,成功发射返回式遥感卫星,我国掌握近地轨道载荷返回技术;
③1984年:长征三号运载火箭首飞,搭载氢氧发动机,成功将通信卫星送入地球同步转移轨道;
④1990年:长征二号E(长二捆)捆绑运载火箭首飞,突破助推器捆绑技术,运载能力大幅提升;
⑤2016年:长征五号大型运载火箭首飞,我国进入大推力运载火箭时代;
⑥2020年:长征五号B运载火箭首飞成功,支撑后续我国空间站建造任务完成,后续长征六号、长征七号、长征八号、长征十一号等多型火箭陆续投入使用,形成覆盖不同轨道、不同载荷需求的完整运载火箭谱系。
2. 火箭相关内容:
火箭结构包含整流罩、有效载荷舱、燃料储箱、发动机、尾翼五个核心部分:整流罩作用是在大气层内飞行时保护内部载荷,降低飞行阻力;有效载荷舱用来搭载卫星、飞船等航天器;燃料储箱用来储存火箭推进剂;发动机通过燃烧推进剂向后喷出高速燃气,为火箭提供推力;尾翼用来稳定火箭飞行姿态,避免火箭在空中翻滚。
火箭燃料分为固体推进剂和液体推进剂两类,固体推进剂便于长期储存、发射响应速度快,液体推进剂比冲高、推力调节灵活,燃料选取需要满足能量密度高、燃烧产物清洁、安全性好的要求。
火箭工作原理基于牛顿第三定律(作用力与反作用力),推进剂在燃烧室燃烧后生成的高温高压燃气从喷管高速向后喷出,燃气对火箭产生向前的反作用力,推动火箭不断加速升空。
实地参观记录:在当地科技馆参观运载火箭1:10模型后了解到,运载火箭是我国开展载人航天、月球探测、火星探测等空间探索任务的基础,能够将各类航天器精准送入预定轨道,是我国航天事业发展的核心支撑装备。
任务二:
1. 材料与工具:500mL透明塑料可乐瓶2个、硬卡纸、热熔胶、剪刀、打气筒、带气门芯的橡胶发射塞、透明防水胶带、刻度尺、清水。
2. 设计与实践:
(1) 水火箭头部制作:将其中一个塑料瓶的瓶底平整剪下,用硬卡纸裁剪出扇形,拼接粘合成流线型圆锥头,将圆锥头固定在剪下的瓶底开口处,打磨光滑接缝,保证头部呈流线型减小空气阻力。
(2) 水火箭尾翼制作:用硬卡纸裁剪出4块形状、大小完全相同的直角梯形尾翼,将尾翼边缘打磨光滑,避免出现尖锐凸起。
(3) 水火箭连接:将两个塑料瓶的瓶口对齐对接,用防水胶带缠绕密封,再用热熔胶加固,保证连接处不漏水不漏气,将制作好的圆锥头部固定在箭体的上端位置。
(4) 水火箭喷嘴制作:选取和塑料瓶瓶口适配的橡胶塞,在橡胶塞中心钻出和气门芯直径匹配的孔洞,将气门芯塞入孔洞中固定,在缝隙处涂抹热熔胶密封,保证喷嘴位置不会漏气漏水。
(5) 水火箭安装:用刻度尺在箭体下端均匀标记出4个尾翼的粘贴位置,将4个尾翼分别粘贴在标记处,用热熔胶加固,保证所有尾翼都和箭体轴线平行,对称分布。
(6) 水火箭调试与发射:向箭体内注入约占箭体容积1/3的清水,将带气门芯的橡胶塞塞紧在箭体下端的开口处,把水火箭固定在发射架上,调整发射角度为和地面呈75°左右,用打气筒通过气门芯向箭体内打气,观察气压表数值达到0.3MPa时松开发射开关,水火箭即可发射升空。
交流评价:
1. 制作过程中遇到的问题:第一次发射时火箭飞行姿态歪斜,很快坠落,解决方法是重新调整尾翼位置,保证4个尾翼完全对称,和箭体轴线平行,后续飞行姿态就保持稳定了。后续改进可以将头部做得更尖更光滑,适当调整箭体内装水的比例,进一步提升发射高度。
2. 水火箭结构特点:整体为流线型,头部尖细,尾翼对称分布,箭体为密封的耐压结构。升空原理是利用打气筒向密封的箭体内打气,让内部气压远大于外界大气压,当喷嘴打开时,高压的水从喷嘴高速向后喷出,根据作用力与反作用力,水对水火箭产生向上的反推力,推动水火箭升空。飞得更高的诀窍:保证箭体整体流线型降低空气阻力,尾翼对称保证飞行姿态稳定,选取占箭体容积1/3左右的装水比例,发射时的气压足够大,发射角度调整为45°~75°之间。
3. 查阅资料了解到我国长征系列火箭研发初期,科研人员在物资匮乏、技术基础薄弱的条件下,在戈壁荒漠中艰苦奋斗,反复试验攻克了大量技术难关,才一步步实现我国运载火箭技术的突破,这种不畏艰难、自主创新、勇攀高峰的奋斗精神值得学习。
解析
【分析】
本题为综合性实践探究题,分为了解火箭、设计制作水火箭两大任务。解题思路:首先通过文献研究梳理长征系列火箭发展历程,明确火箭结构、燃料、工作原理;再按步骤准备材料、制作水火箭各部分并组装调试;最后交流评价,总结经验,感受航天精神。
【解析】
任务一:了解火箭
1. 长征系列火箭发展历程:①1970年长征一号首飞,发射东方红一号,实现运载火箭从无到有;②1975年长征二号首飞,掌握近地轨道载荷返回技术;③1984年长征三号首飞,搭载氢氧发动机,将通信卫星送入同步转移轨道;④1990年长征二号E首飞,突破助推器捆绑技术,提升运载能力;⑤2016年长征五号首飞,进入大推力运载火箭时代;⑥2020年长征五号B首飞,支撑空间站建造,后续多型火箭投入使用,形成完整运载谱系。
2. 火箭相关内容:结构含整流罩、有效载荷舱、燃料储箱、发动机、尾翼;整流罩保护载荷、减阻力,有效载荷舱搭载航天器,燃料储箱存推进剂,发动机靠燃气反作用力提供推力,尾翼稳定飞行姿态;燃料分固体(易储存、响应快)和液体(比冲高、推力可调),选取需满足能量密度高、产物清洁、安全性好;工作原理基于牛顿第三定律,燃气向后喷出,反作用力推动火箭升空。实地参观了解到运载火箭是我国航天任务的基础,支撑各类空间探索。
任务二:设计与制作水火箭
1. 材料与工具:500mL透明塑料可乐瓶2个、硬卡纸、热熔胶、剪刀、打气筒、带气门芯的橡胶发射塞、透明防水胶带、刻度尺、清水。
2. 设计与实践:①头部制作:剪瓶底,硬卡纸做扇形圆锥头,固定在瓶底开口,打磨光滑;②尾翼制作:硬卡纸剪4块相同直角梯形,打磨边缘;③连接:两瓶口对接,胶带缠绕密封,热熔胶加固,固定头部;④喷嘴制作:橡胶塞钻适配气门芯的孔,塞入后热熔胶密封;⑤安装:箭体下端标记4个尾翼位置,粘贴尾翼,保证对称平行;⑥调试发射:注入1/3容积清水,塞紧橡胶塞,固定在发射架,调整发射角度75°左右,打气至0.3MPa后发射。
交流评价:①制作问题:首次发射姿态歪斜,解决方法是调整尾翼对称,后续改进头部流线型、装水比例;②结构特点:流线型、密封耐压、尾翼对称;升空原理:高压水喷出,反推力升空;诀窍:减阻力、稳姿态、合适装水量、足够气压、45°~75°发射角;③了解到我国火箭研发人员艰苦奋斗、自主创新的精神。
【答案】
2025年6月15日 天气晴
任务一:
1. 我国长征系列运载火箭发展历程:
①1970年:长征一号首飞成功,发射我国首颗人造卫星东方红一号,实现我国运载火箭从无到有的突破;
②1975年:长征二号运载火箭首飞,成功发射返回式遥感卫星,我国掌握近地轨道载荷返回技术;
③1984年:长征三号运载火箭首飞,搭载氢氧发动机,成功将通信卫星送入地球同步转移轨道;
④1990年:长征二号E(长二捆)捆绑运载火箭首飞,突破助推器捆绑技术,运载能力大幅提升;
⑤2016年:长征五号大型运载火箭首飞,我国进入大推力运载火箭时代;
⑥2020年:长征五号B运载火箭首飞成功,支撑后续我国空间站建造任务完成,后续长征六号、长征七号、长征八号、长征十一号等多型火箭陆续投入使用,形成覆盖不同轨道、不同载荷需求的完整运载火箭谱系。
2. 火箭相关内容:
火箭结构包含整流罩、有效载荷舱、燃料储箱、发动机、尾翼五个核心部分:整流罩作用是在大气层内飞行时保护内部载荷,降低飞行阻力;有效载荷舱用来搭载卫星、飞船等航天器;燃料储箱用来储存火箭推进剂;发动机通过燃烧推进剂向后喷出高速燃气,为火箭提供推力;尾翼用来稳定火箭飞行姿态,避免火箭在空中翻滚。
火箭燃料分为固体推进剂和液体推进剂两类,固体推进剂便于长期储存、发射响应速度快,液体推进剂比冲高、推力调节灵活,燃料选取需要满足能量密度高、燃烧产物清洁、安全性好的要求。
火箭工作原理基于牛顿第三定律(作用力与反作用力),推进剂在燃烧室燃烧后生成的高温高压燃气从喷管高速向后喷出,燃气对火箭产生向前的反作用力,推动火箭不断加速升空。
实地参观记录:在当地科技馆参观运载火箭1:10模型后了解到,运载火箭是我国开展载人航天、月球探测、火星探测等空间探索任务的基础,能够将各类航天器精准送入预定轨道,是我国航天事业发展的核心支撑装备。
任务二:
1. 材料与工具:500mL透明塑料可乐瓶2个、硬卡纸、热熔胶、剪刀、打气筒、带气门芯的橡胶发射塞、透明防水胶带、刻度尺、清水。
2. 设计与实践:
(1) 水火箭头部制作:将其中一个塑料瓶的瓶底平整剪下,用硬卡纸裁剪出扇形,拼接粘合成流线型圆锥头,将圆锥头固定在剪下的瓶底开口处,打磨光滑接缝,保证头部呈流线型减小空气阻力。
(2) 水火箭尾翼制作:用硬卡纸裁剪出4块形状、大小完全相同的直角梯形尾翼,将尾翼边缘打磨光滑,避免出现尖锐凸起。
(3) 水火箭连接:将两个塑料瓶的瓶口对齐对接,用防水胶带缠绕密封,再用热熔胶加固,保证连接处不漏水不漏气,将制作好的圆锥头部固定在箭体的上端位置。
(4) 水火箭喷嘴制作:选取和塑料瓶瓶口适配的橡胶塞,在橡胶塞中心钻出和气门芯直径匹配的孔洞,将气门芯塞入孔洞中固定,在缝隙处涂抹热熔胶密封,保证喷嘴位置不会漏气漏水。
(5) 水火箭安装:用刻度尺在箭体下端均匀标记出4个尾翼的粘贴位置,将4个尾翼分别粘贴在标记处,用热熔胶加固,保证所有尾翼都和箭体轴线平行,对称分布。
(6) 水火箭调试与发射:向箭体内注入约占箭体容积1/3的清水,将带气门芯的橡胶塞塞紧在箭体下端的开口处,把水火箭固定在发射架上,调整发射角度为和地面呈75°左右,用打气筒通过气门芯向箭体内打气,观察气压表数值达到0.3MPa时松开发射开关,水火箭即可发射升空。
交流评价:
1. 制作过程中遇到的问题:第一次发射时火箭飞行姿态歪斜,很快坠落,解决方法是重新调整尾翼位置,保证4个尾翼完全对称,和箭体轴线平行,后续飞行姿态就保持稳定了。后续改进可以将头部做得更尖更光滑,适当调整箭体内装水的比例,进一步提升发射高度。
2. 水火箭结构特点:整体为流线型,头部尖细,尾翼对称分布,箭体为密封的耐压结构。升空原理是利用打气筒向密封的箭体内打气,让内部气压远大于外界大气压,当喷嘴打开时,高压的水从喷嘴高速向后喷出,根据作用力与反作用力,水对水火箭产生向上的反推力,推动水火箭升空。飞得更高的诀窍:保证箭体整体流线型降低空气阻力,尾翼对称保证飞行姿态稳定,选取占箭体容积1/3左右的装水比例,发射时的气压足够大,发射角度调整为45°~75°之间。
3. 查阅资料了解到我国长征系列火箭研发初期,科研人员在物资匮乏、技术基础薄弱的条件下,在戈壁荒漠中艰苦奋斗,反复试验攻克了大量技术难关,才一步步实现我国运载火箭技术的突破,这种不畏艰难、自主创新、勇攀高峰的奋斗精神值得学习。
【知识点】
航天技术、牛顿第三定律、实践制作
【点评】
本题是融合航天知识与动手实践的综合性题目,既要求学生梳理我国火箭发展历程、理解火箭相关原理,又需完成水火箭的设计制作,能培养学生的资料搜集能力、动手操作能力与科学探究精神,同时可让学生感受我国航天科研人员的奋斗精神,兼具知识性与实践性。
【难度系数】
0.3
本题为综合性实践探究题,分为了解火箭、设计制作水火箭两大任务。解题思路:首先通过文献研究梳理长征系列火箭发展历程,明确火箭结构、燃料、工作原理;再按步骤准备材料、制作水火箭各部分并组装调试;最后交流评价,总结经验,感受航天精神。
【解析】
任务一:了解火箭
1. 长征系列火箭发展历程:①1970年长征一号首飞,发射东方红一号,实现运载火箭从无到有;②1975年长征二号首飞,掌握近地轨道载荷返回技术;③1984年长征三号首飞,搭载氢氧发动机,将通信卫星送入同步转移轨道;④1990年长征二号E首飞,突破助推器捆绑技术,提升运载能力;⑤2016年长征五号首飞,进入大推力运载火箭时代;⑥2020年长征五号B首飞,支撑空间站建造,后续多型火箭投入使用,形成完整运载谱系。
2. 火箭相关内容:结构含整流罩、有效载荷舱、燃料储箱、发动机、尾翼;整流罩保护载荷、减阻力,有效载荷舱搭载航天器,燃料储箱存推进剂,发动机靠燃气反作用力提供推力,尾翼稳定飞行姿态;燃料分固体(易储存、响应快)和液体(比冲高、推力可调),选取需满足能量密度高、产物清洁、安全性好;工作原理基于牛顿第三定律,燃气向后喷出,反作用力推动火箭升空。实地参观了解到运载火箭是我国航天任务的基础,支撑各类空间探索。
任务二:设计与制作水火箭
1. 材料与工具:500mL透明塑料可乐瓶2个、硬卡纸、热熔胶、剪刀、打气筒、带气门芯的橡胶发射塞、透明防水胶带、刻度尺、清水。
2. 设计与实践:①头部制作:剪瓶底,硬卡纸做扇形圆锥头,固定在瓶底开口,打磨光滑;②尾翼制作:硬卡纸剪4块相同直角梯形,打磨边缘;③连接:两瓶口对接,胶带缠绕密封,热熔胶加固,固定头部;④喷嘴制作:橡胶塞钻适配气门芯的孔,塞入后热熔胶密封;⑤安装:箭体下端标记4个尾翼位置,粘贴尾翼,保证对称平行;⑥调试发射:注入1/3容积清水,塞紧橡胶塞,固定在发射架,调整发射角度75°左右,打气至0.3MPa后发射。
交流评价:①制作问题:首次发射姿态歪斜,解决方法是调整尾翼对称,后续改进头部流线型、装水比例;②结构特点:流线型、密封耐压、尾翼对称;升空原理:高压水喷出,反推力升空;诀窍:减阻力、稳姿态、合适装水量、足够气压、45°~75°发射角;③了解到我国火箭研发人员艰苦奋斗、自主创新的精神。
【答案】
2025年6月15日 天气晴
任务一:
1. 我国长征系列运载火箭发展历程:
①1970年:长征一号首飞成功,发射我国首颗人造卫星东方红一号,实现我国运载火箭从无到有的突破;
②1975年:长征二号运载火箭首飞,成功发射返回式遥感卫星,我国掌握近地轨道载荷返回技术;
③1984年:长征三号运载火箭首飞,搭载氢氧发动机,成功将通信卫星送入地球同步转移轨道;
④1990年:长征二号E(长二捆)捆绑运载火箭首飞,突破助推器捆绑技术,运载能力大幅提升;
⑤2016年:长征五号大型运载火箭首飞,我国进入大推力运载火箭时代;
⑥2020年:长征五号B运载火箭首飞成功,支撑后续我国空间站建造任务完成,后续长征六号、长征七号、长征八号、长征十一号等多型火箭陆续投入使用,形成覆盖不同轨道、不同载荷需求的完整运载火箭谱系。
2. 火箭相关内容:
火箭结构包含整流罩、有效载荷舱、燃料储箱、发动机、尾翼五个核心部分:整流罩作用是在大气层内飞行时保护内部载荷,降低飞行阻力;有效载荷舱用来搭载卫星、飞船等航天器;燃料储箱用来储存火箭推进剂;发动机通过燃烧推进剂向后喷出高速燃气,为火箭提供推力;尾翼用来稳定火箭飞行姿态,避免火箭在空中翻滚。
火箭燃料分为固体推进剂和液体推进剂两类,固体推进剂便于长期储存、发射响应速度快,液体推进剂比冲高、推力调节灵活,燃料选取需要满足能量密度高、燃烧产物清洁、安全性好的要求。
火箭工作原理基于牛顿第三定律(作用力与反作用力),推进剂在燃烧室燃烧后生成的高温高压燃气从喷管高速向后喷出,燃气对火箭产生向前的反作用力,推动火箭不断加速升空。
实地参观记录:在当地科技馆参观运载火箭1:10模型后了解到,运载火箭是我国开展载人航天、月球探测、火星探测等空间探索任务的基础,能够将各类航天器精准送入预定轨道,是我国航天事业发展的核心支撑装备。
任务二:
1. 材料与工具:500mL透明塑料可乐瓶2个、硬卡纸、热熔胶、剪刀、打气筒、带气门芯的橡胶发射塞、透明防水胶带、刻度尺、清水。
2. 设计与实践:
(1) 水火箭头部制作:将其中一个塑料瓶的瓶底平整剪下,用硬卡纸裁剪出扇形,拼接粘合成流线型圆锥头,将圆锥头固定在剪下的瓶底开口处,打磨光滑接缝,保证头部呈流线型减小空气阻力。
(2) 水火箭尾翼制作:用硬卡纸裁剪出4块形状、大小完全相同的直角梯形尾翼,将尾翼边缘打磨光滑,避免出现尖锐凸起。
(3) 水火箭连接:将两个塑料瓶的瓶口对齐对接,用防水胶带缠绕密封,再用热熔胶加固,保证连接处不漏水不漏气,将制作好的圆锥头部固定在箭体的上端位置。
(4) 水火箭喷嘴制作:选取和塑料瓶瓶口适配的橡胶塞,在橡胶塞中心钻出和气门芯直径匹配的孔洞,将气门芯塞入孔洞中固定,在缝隙处涂抹热熔胶密封,保证喷嘴位置不会漏气漏水。
(5) 水火箭安装:用刻度尺在箭体下端均匀标记出4个尾翼的粘贴位置,将4个尾翼分别粘贴在标记处,用热熔胶加固,保证所有尾翼都和箭体轴线平行,对称分布。
(6) 水火箭调试与发射:向箭体内注入约占箭体容积1/3的清水,将带气门芯的橡胶塞塞紧在箭体下端的开口处,把水火箭固定在发射架上,调整发射角度为和地面呈75°左右,用打气筒通过气门芯向箭体内打气,观察气压表数值达到0.3MPa时松开发射开关,水火箭即可发射升空。
交流评价:
1. 制作过程中遇到的问题:第一次发射时火箭飞行姿态歪斜,很快坠落,解决方法是重新调整尾翼位置,保证4个尾翼完全对称,和箭体轴线平行,后续飞行姿态就保持稳定了。后续改进可以将头部做得更尖更光滑,适当调整箭体内装水的比例,进一步提升发射高度。
2. 水火箭结构特点:整体为流线型,头部尖细,尾翼对称分布,箭体为密封的耐压结构。升空原理是利用打气筒向密封的箭体内打气,让内部气压远大于外界大气压,当喷嘴打开时,高压的水从喷嘴高速向后喷出,根据作用力与反作用力,水对水火箭产生向上的反推力,推动水火箭升空。飞得更高的诀窍:保证箭体整体流线型降低空气阻力,尾翼对称保证飞行姿态稳定,选取占箭体容积1/3左右的装水比例,发射时的气压足够大,发射角度调整为45°~75°之间。
3. 查阅资料了解到我国长征系列火箭研发初期,科研人员在物资匮乏、技术基础薄弱的条件下,在戈壁荒漠中艰苦奋斗,反复试验攻克了大量技术难关,才一步步实现我国运载火箭技术的突破,这种不畏艰难、自主创新、勇攀高峰的奋斗精神值得学习。
【知识点】
航天技术、牛顿第三定律、实践制作
【点评】
本题是融合航天知识与动手实践的综合性题目,既要求学生梳理我国火箭发展历程、理解火箭相关原理,又需完成水火箭的设计制作,能培养学生的资料搜集能力、动手操作能力与科学探究精神,同时可让学生感受我国航天科研人员的奋斗精神,兼具知识性与实践性。
【难度系数】
0.3
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