水火箭的设计与发射
背景：自古到今，多少次尝试，造就了如今的高科技社会。从古代中国的火弓箭，到近代的滑翔机，最后有了能摆脱地心引力的喷射火箭。在这个漫长的探索历程中，人类渐渐认识大自然，渐渐深入认识和利用空气动力，发明了各式各样的高新飞行物，带领人类冲破引力的束缚。为了深入了解空气动力的存在与作用，本次便以“水火箭的设计与发射”为主题，进行动脑探究与动手实践活动。
【关键词】
水火箭 制作 发射 动手实践 创新
一．制作准备
材料：空饮料瓶若干，软木塞，气孔，硬纸板一块，橡胶一块，制作工具（手工刀，剪刀，502强力胶，双面胶，乙烯胶带，彩纸）。
二．制作过程、
水火箭的基本原材料就是空塑料瓶，现将若干空塑料瓶洗净，再从其中去材质较为坚硬的瓶子（承受的压力较大）选定作为水火箭最为重要的部分——压力舱（用于推进飞行）。准备一个顶部又尖又长的瓶子（受阻力小），将其顶部圆锥形部分剪下（边缘修平），卡在作为压力舱瓶子的底盘上作为箭头，在确定两瓶子轮廓的圆心重合时（即方正对准后），用乙烯胶带将两部分粘合。这样箭身基本完成。
我为了使水火箭在坠落时箭身不受巨大损坏，在一块橡胶上裁下半球形的一块，使其直径与箭头处瓶盖直径一致，再将其用强力胶粘合在箭头处，作为坠落时缓冲的弹性头。火箭是一个流线型的飞行物，而用塑料瓶所做的箭头部分并不完全成圆锥形，为了是水火箭在飞行中所受的阻力尽量减小，我就用硬卡纸剪成上下为大小不等的圆台柱（为了使弹性头露出，不做成圆锥形），将箭头包裹起来。到这里，水火箭已经可以在飞行和坠落时姿态正常了（受阻小且不损坏）。
为了使水火箭飞行时方向正常（不再空中打转而影响飞行时间），按照现实中实物火箭的形状，要给水火箭安上四个尾翼。徐晨依此用硬纸板来作为尾翼。他将硬纸板裁出四块10*9（单位：cm）的矩形板块，将10cm的一边按4:6分为两部分（共8部分），将每两部分用双面胶粘合，成为直角梯形尾翼。再将梯形尾翼两直角夹边向外各折出1cm的条形部分，用502强力胶粘合于箭身（粘合时4各尾翼要对于轴心对称，这样保证了飞行时不打转）后用乙烯胶带固定。已经很像现实生活中的火箭了！接下来，我们就要给火箭配上动力装置。
水火箭，顾名思义是以水为动力的飞行物，主要动力就是水的反冲力（一部分的水和空气在固定体积的空间里被高强度压缩，造成内部压强比外部大气压大很多，在瞬间爆发向外喷射高速水流，获得强大的反冲力得以靠惯性飞行）。当然，要形成内外压强差，必不可少的就是封闭装置了——软木塞隔绝装置（为了提升实践能力，不采用购买的水火箭专用封闭装置）。我和许晨先将喷口口径测量好，以这个数据来规定软木塞的大小。做好记号后，我用手工刀劈小软木塞待其达到目标值，再用沙皮纸将它周围表面磨平，使其有良好的封闭能力，这就做成了一个圆台形的封闭装置（为了最大限度的封闭，做成上小下大的圆台形封闭器）。当然仅有这个是完全不够的，要使内部压强增大，需要向内部加压，因此，还要做一个通气孔（用打气的方法加压）。徐晨就将大头针戳穿软木塞，再用篮球的打气孔插入这个小口（为了使内外隔绝，不采用较粗的自行车气门芯），直到穿过整个木塞。好了，水火箭的加压及封闭装置也准备好了。
整个水火箭制作已经完成，但我和许晨还考虑到一个问题：水火箭的重心需要靠前才能依靠惯性得以远距离飞行。而我们的水火箭大部分的重量集中在压力舱及以下，与理想中的效果相反。因此我们还要使水火箭重心前移。又简洁又有效的方法就是加重箭头：打开箭头瓶盖，将重物均匀地固定在锥形箭头里且尽量充满（使水火箭坠落时箭头不易弯折）。但如果箭头太重，反而会成为累赘，因此我与许晨经过反复计算后决定采用50g的箭头填充物。
现在，所有的技术问题已经解决，给我们的水火箭包装一下，给它取个名字——星际霸主！坐等明天即将来临的比赛，它会飞得很高！
三．发射过程
终于到了比赛时刻，这是我们首次靠自己的力量设计了一架水火箭并亲自发射，我们还不是很有信心，但也只能拼了！
发射前我们发现了一个很严重的问题：软木塞塞并不完全封闭，火箭处在发射姿态会不停漏水，也就是说，打气的时候会漏气。这样的问题对我们来说非常严重，但时间不多了，便只是用502强力胶将其缺口封死。现在瓶塞简单被处理后，已经达到完全封闭状态。
我们将水火箭放上铁架台（简单的发射台），两次打气都是打气筒的接口先弹飞。我们有意识到了一个很严重的问题：软木塞与喷射口因为强力胶而无法分离。此时我们的大力士——陈文奇使出九牛二虎之力也没能把软木塞成功拔出。因此，我们向传达室的保安大叔借了一把虎钳，合力将软木塞拔出。
时间紧迫，我们只能再去借一个软木塞。吸取了这次教训，只用强力胶粘了一圈。在此将水火箭推上铁架台。
随着陈文奇一下又一下地打气，我们开到气体在水中翻滚，感觉得到压力舱内部压强飞跃似地增大。水火箭箭体轻微颤抖，似乎承受不住这内外压强差的作用。随后，在一声清脆的响声后，软木塞被重重弹开，一股湍急的充斥着气泡而显得极白的高能量水流从喷射口喷出，从发射处传来一阵风似的呼啸。此刻，水火箭已经以高速冲向天空。但飞行轨迹并不是很美观——在其达到最高点的时候，它开始毫无规律地打转，最后侧身重重地砸在坚硬的地面上，一只尾翼与箭身脱离，箭体略有损坏。但重要的是，我们成功了！
四．课后改进
对于这次针对性的探究活动，我们很生疏，为了更好地了解其原理及其飞行效果，在课后我有自主设计了另一架水火箭。该水火箭已经排除了第一架水火箭的所以技术问题，应该可以达到理想状态。
我课后抽空在公共场所发射，急速的喷流将其送上蓝天。在空中只能看到黑点般大小的水火箭，下落时也是优美的曲线，最后是弹性头先着地。经过一番改进后的水火箭果然飞得更高更远。
又发射了几次，都可以达到理想效果，看来尝试过，有了经验才能把这难以操控的水火箭做得更好啊！
五．活动心得
这次探究活动，以“水火箭的设计与发射”为主题，带我们走近并认识了反冲力作用的强大。本次活动，让我们动手实践、动脑探索，亲自设计与发射水火箭，带领我们翱翔天际，漫游太空。活动使我们在动手中学习，在动脑中领悟，在尝试中有所收获。科学的探究是渺无止境的，我们所探究的只是宇宙中一羽。
