水火箭制作说明.doc

水火箭制作说明 何谓水火箭 水火箭和火箭最大的不同，在于其推进的媒介由高温空气变成水而已在发射水火箭前会灌入空气达一定压力，由于高压会自然向低压流去，故在喷嘴被打开时，空气自然向喷嘴流去，但由于水档在前方，故水会被空气推出火箭，而火箭也藉此获得向前的速度 制作水火箭 材料准备 在此准备的材料仅足够供基本型水火箭用 1. 3-6个1250--2000cc汽水用宝特瓶 2. 细油性签(麦)克笔、透明胶带、彩色胶带、双面胶带、三秒胶、旧报纸…. 3. 美工刀、剪刀、尺、连接器、喷嘴、发射台、打气筒(附压力表).. 作业分组 以2到3人为一组，分工合作完成一水火箭成品，并能正常发射 制作过程 1.首先将宝特瓶的其中一个拿来，大约以1/3的间距切成三等份 2.如图 2，留下瓶口及中段部分；将第二个宝特瓶倒过来 3.如图 3，将第一个的瓶口盖在第二个宝特瓶的评底；再将第一个的中段瓶身盖在第二个宝特瓶的瓶口 4.盖上去之后，从各个方向确定整个火箭的箭身完全是直的，确定之后，用宽胶带将两个接口粘紧 5.现在将珍珠板或纸板拿来，参考图 4剪出弹翼，弹翼的数目可以是3或4片，至于图中尺寸仅供参考，也可以根据个人喜好设计外型。

太大的弹翼很容易被风吹掉且蛮重的；太小的弹翼发挥不了稳定的作用 6.弹翼完成后，就将其平均分配在后段的箭身上，若分配不均，火箭会向一边偏航另外一件事，虽然不影响飞行，不过会令我觉得好笑，那就是：弹翼请不要装反了！ 7.弹翼装上之后要确定是否牢固根据过去经验，不牢固的弹翼，在发射瞬间就会脱落一般加强固定法是在翼根两边用胶带再贴一次 8.在过来就是弹头的制作，图6,7,8是方法之一，我也相信大家都看得懂我的图，所以就不多说啦！ 发射水火箭 1.由于水火箭的动力来源是水及空气，所以发射前请记得装水！ 2.水的量约 1/3 的宝特瓶容量过多的水会造成水火箭过重飞不起来，且相对空气的空间后减少，导致没有足够的空气把水推出去；过少的水会因水分流光的时间很短，对于持久飞行比较不利 3.水装好了，水火箭也上发射架了，接下来就是灌入空气了如果有电动打气机的话，当然用电动的啦?（不过很容易灌过头，然后就爆炸了...)，如果只有手动打气筒的话，那就加油加油啦，至于要打几下？因为每个打气筒都不一样，所以很难说，反正就是努力的用力的打气就对啦！一直到完全打不进去为止（不过不要以为手动打气就不会爆，只是不容易而已）。

4.拉下开关，发射！要如何发射才能最远呢？只要上过高中物理的人就知道，45度角能飞的最远；同理，垂直发射飞得最高目前我参予过的发射中最远的达几十公尺，最高的（延伸设计型）可达五层楼 注意事项 虽然水火箭比火火箭易制作也安全（前一阵子彰化某高中生参加火火箭比赛时因调药不慎，不幸被炸伤手掌），不过还是的注重安全，故以下事项请务必遵守 1.箭身使用的宝特瓶绝对要用汽水用的，一般瓶身设计并没考虑耐压设计，一但开始灌入空气加压，轻则瓶身变形，重则爆炸！ 2.箭身制作前请先将包装纸撕掉，否则弹翼会不稳定 3.由于宝特瓶切割不易，且切口锐利，小朋友制作时务必有大人陪伴会代为切割 4.使用胶带接合箭身时应确定缠紧缠牢我曾经遇过一个没黏好的，打气打着打着突然ㄆㄧㄚ的一声，接合处居然被撑开！ 5.弹头上应该要加上缓冲物，以避免在击中人或其它动物时（这种事本就该避免）造成过大的伤害 6.绝对严禁在人多或朝人多的地方发射！在发射前应有人负责清场，并规划出一块区域做为目标地 7.发射时避免在前方展开180度区，要不然会被火箭击中 8.发射时避免在其正后方 2到 3公尺处及方圆1公尺内（除了发射人员外），此点并不影响安全性，不过有谁想要被淋得湿湿的？（当了数次工作人员，被淋了无数次-_-b） 一、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． 二、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：如图1,取出其中一个可乐瓶，大约以1／3的间距切成三等份．如图2,留下瓶口及中段部分，将第二个可乐瓶倒过来．如图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，参考图4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．平衡翼的装法参考图5.剩余的工作就是装饰了，弹头的做法参考图6、7. 3.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．制作示意图如下图： 4.水火箭的结构图示意图： 三、研究方法： 1.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）． 2.怎样提高水火箭的稳定性． 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． 3.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它方向的分力，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． 4.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（AG＞AB），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AG＝BG（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AG＜BG，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． 5.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． 四、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取一个瓶子，沿虚线用美工刀或剪刀切开。

用剪刀慢慢修剪至画线处，尽量使其平整 将火箭泡绵头由下方较宽处套入 若为较大型之泡绵头，可直接从外面套入 将火箭泡绵头放正，用防水胶带（电火布）于相接处加以固定 二、火箭头与压力槽的连接取一完整的瓶子，将底座取下，做为压力槽 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 三、尾翼选两个完整的瓶子，取中间一段 利用木板压平，再把边缘压平 将压平的保特瓶用签字笔划成两个梯形 再将梯形之底边（长边）直角处剪开约一公分 尾翼的尺寸、形状可依喜好加以改变 沿线剪成两个梯形 将梯形底边一公分处，往外折起90° 另一边同样动作 翻开尾翼，里面贴上双面胶带，将它黏贴住 沿短边、斜边以订书机将其钉住 沿短边、斜边用防水贴布再贴过防水贴布之贴法为贴一半，然后悬空之另一半再反折至另一边 用双面胶黏贴于折起部分的底部 依相同步骤，完成片4尾翼 取一空瓶，如图沿虚线取下中间一段 将四片尾翼平均黏贴于瓶上 尾翼底部需与上图虚线３贴齐 再以订书机加以固定 先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，上方需比尾翼高约一个贴布宽，下方反折入瓶内，以增加牢固程度。

将尾翼套入压力槽的瓶口处，需注意保持整体保特瓶火箭箭身的笔直，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。