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        生產(chǎn)生活用具

        2020-05-11 12:10:20李湘黔
        第二課堂(課外活動版) 2020年4期

        李湘黔

        ◎STEM知識素養(yǎng)

        ★人文知識

        據(jù)記載,公元228年,蜀國丞相諸葛亮率軍進攻陳倉,魏國守將郝昭在箭上裝上火把,做成“火箭”,燒毀了蜀軍攻城的云梯,守住了陳倉。這是“火箭”一詞第一次出現(xiàn)在文獻中。不過,當時的“火箭”只是在箭頭后部綁上浸滿油脂的麻布等易燃物,點燃后用弓弩射向敵方,達到縱火的目的,與現(xiàn)在所說的火箭完全不同。

        火藥發(fā)明后,中國古代科學家運用火藥燃燒產(chǎn)生氣體的反沖原理制造出了火箭。早期,火箭大多用于軍事活動和民間娛樂。宋朝時期出現(xiàn)的“飛火炮”,就利用了火藥產(chǎn)生的反作用力,和現(xiàn)在的火箭類似;當時節(jié)日中燃放的“流星”等煙花爆竹的制作原理也和現(xiàn)在的火箭原理接近。1128年,南宋政權建立后,南宋、金和蒙古頻繁交戰(zhàn),各方都使用了火器。1161年,金國侵略中原,南宋軍隊使用了火箭武器——“霹靂炮”,重挫金軍。這是人類歷史記載中第一次在戰(zhàn)場上使用火箭武器。

        明朝時期,中國火箭的發(fā)展進入了一個重要階段,陸續(xù)出現(xiàn)了各種各樣的火箭,如單級火箭、原始的多級火箭、集束火箭、火箭彈等,并且各種火箭的制造工藝、應用、發(fā)射劑原料的制作和配比等都有了詳細的記載。民族英雄戚繼光在抗倭的時候,就開發(fā)了名為“三飛箭”的武器。這種箭的尾部有一個細長的火藥筒,點火后發(fā)射,點燃敵方船只,能在水上作戰(zhàn)中發(fā)揮奇效。

        ★科學知識

        無論古代的火箭還是現(xiàn)代的火箭,升空的原理都是牛頓第三定律。燃燒的火藥釋放出高溫高壓氣體,氣體向下噴射,產(chǎn)生的反作用力讓火箭獲得一個向上的推力,從而使火箭加速升空。

        現(xiàn)代火箭可用作快速遠距離運送工具,如作為探索太空、發(fā)射人造衛(wèi)星、載人飛船、空間站的運載工具,以及其他飛行器的助推器等?;鸺苁贡煌扑偷奈矬w克服或擺脫地球引力,進入宇宙空間?;鸺粲糜谕端妥鲬?zhàn)用的戰(zhàn)斗部(彈頭),便構成火箭武器。

        ◎STEM活動實踐

        ★創(chuàng)意實踐

        自制“水火箭”

        ◎材料:

        兩個1.5L礦泉水瓶、頭錐、防水膠帶、氣門芯、扳手、雙面膠、橡皮塞、打孔器、美工刀、紙、打氣筒。★創(chuàng)意參考步驟

        1.取一個礦泉水瓶,在距瓶底四分之一高處,用剪刀剪斷,剪出一個平滑的圓口,保留帶瓶口的那一部分。將另一個礦泉水瓶的瓶底插入剪出的圓口中,用防水膠布固定,不留縫隙。

        2.裁剪出四個尾翼,將其對稱粘貼在沒有被剪去瓶底的礦泉水瓶的瓶身上,再用膠帶固定。然后將頭錐扣在礦泉水瓶上端,用膠布固定。

        3.選擇一個與礦泉水瓶口直徑相仿的橡皮塞。根據(jù)氣門芯尾部大小,在橡皮塞中心打穿一個小孔,將氣門芯嵌入小孔中,再用防水膠布固定密封。

        4.用膠帶纏繞橡皮塞,使橡皮塞嵌入瓶口時,能保持良好的氣密性。

        5.取下橡皮塞,注入約0.5L水,然后塞緊橡皮塞(氣門芯朝外)。

        6.用打氣筒通過氣門芯給做好的火箭打氣,當瓶內壓強足夠大時,火箭脫離活塞,沖飛而出。

        注意事項:

        實驗務必在空曠無人的場地進行,一定要注意安全,礦泉水瓶的體積不宜過大;裝置的氣密性是本實驗成功的關鍵。

        ★創(chuàng)意改良

        水火箭很容易升空,但也有很容易出現(xiàn)的問題,我們可以加以改進。

        水火箭無法豎直上升,經(jīng)常會傾斜,并且容易亂沖,可能會造成一定的安全問題,你有什么辦法能讓水火箭豎直升空嗎?

        現(xiàn)代的火箭利用多級結構可以飛得更快,你能模擬多級火箭對水火箭進行改進嗎?

        ★創(chuàng)意挑戰(zhàn)

        水火箭在下落的過程中,容易對行人和地面上的建筑造成傷害,你能想辦法設計一個類似于“降落傘”的裝置來解決這個問題嗎?

        (編輯Seven)

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