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【李指导在线】 海淀区中小学生水箭竞赛  李玮琳老师擅长指导学生参加各类科技竞赛，李指导在线将为大家参加科技竞赛随时提供指导和帮助。  什么是水箭竞赛 水箭是气压式喷水火箭的简称。利用质量比和气压作用原理设计而成，是物理教学中著名的案例之一。它利用废弃的饮料瓶和其它易得的材料制作成动力舱、箭体、箭头、翼尾、降落伞，是寓教于乐、科技含量高、深受广大青少年喜爱的动手、动脑的科技教育活动。在制作和发射过程中，不仅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、飞行原理及与飞机飞行原理的不同点，还可以使广大青少年了解我国航天事业的发展，热爱航天科技，并为国家航天事业培养、造就优秀人才打下坚实的基础。 水箭竞赛规则 每队2人，分别记录个人成绩。同队参赛队员互为助手，助手不计成绩。每名参赛队员有2次发射机会，以最佳成绩为最终成绩。每队可制作1-2枚水箭。同组队员可发射同一个水箭，也可分别发射不同的水箭，但参赛队之间不能互换使用。每次发射应由队员独立完成，辅导教师不得参与（小学组辅导教师可协助打气，但不得帮助发射）。 （一）水箭定点项目 1、制作完成的水箭包括加装稳定器、整流罩和充气装置。 2、50米定点比赛不能加装降落伞，可以调整发射架的角度。 3、在规定发射点前方50米处有一个显著的点状标志，以该点标为圆心，距圆心近者为胜，测量精确到厘米。水箭落地点超出以该定点为圆心、半径为5米的圆之外者，成绩无效。  （二）水箭留空项目 1、制作完成的水箭必须加装降落伞，可以遥控也可以不遥控。 2、水箭发射需与地面成60度角(可以有正负七度的误差，现场测量角度)，垂直发射的不计成绩。比赛前发射架要经过检测，角度符合要求才准许参赛。检验之后的发射架由裁判统一保管，比赛时取走。 3、留空时间从水箭发射开始计时，到水箭落地结束。以留空时间长短决定比赛名次，留空时间愈长名次愈靠前。  （三）水箭留空定点 1、留空时间：一秒记100分。定点：落在中心点为1000分。以厘米为单位，一个厘米记为1分，每距离定点中心点一厘米扣除1分。 2、留空时间的分数加上定点分数之和为总成绩，成绩高者为胜。 3、每位参赛选手有两次发射机会。  水箭教学组织策略 水箭竞赛对于初中学生来说趣味性强，参与度高，其中蕴含的物理知识丰富，在世界各国都有很强的普及度。一体化教师团队在组织这个竞赛项目时采用了如下的教学组织策略。  同学们各阶段研究成果 1 泡腾片火箭实验 《泡腾片与水的比例对火箭飞行高度的影响》 1、研究内容：泡腾片与水的比例对火箭飞行高度的影响 2、变量描述： 自变量：泡腾片与水的比例 因变量：火箭飞行到指定位置 无关变量：尖端尾翼的形状 3、实验假设：泡腾片越多且水越少飞得最高且对结果有明显的影响 4、实验设计：自变量共9种选择，实验分9次进行。 5、实验步骤：在瓶子中放入相应的水与泡腾片，将瓶子倒扣在地面上，准备一条软尺并垂直摆放，并记录飞行高度。 设计实验的原因:直观感受到泡腾片与水的比例对火箭飞行高度的影响，分别用不同比例的泡腾片与水进行测试，找到最合适的条件 6、实验数据  7、实验结果 实验中，1/4杯水与1/2片泡腾片的比例飞行高度最为合适。 装有3/4杯水的瓶子均未离地，装的水越多，水火箭在竖直向上发射时，飞行的高度通常会越低。 实验者：四初三年级张轩逸，金孟瞻，四初二年级于简凝，五年级程弼宸， 《泡腾片和水的比例对火箭发射高度的影响》 1、研究内容 泡腾片和水的比例对火箭发射高度的影响研究报告 2、变量描述 自变量：泡腾片和水的比例 因变量：“火箭”的飞行高度 无关变量；容器以及火箭头的大小、形状，均无尾翼。 3、实验假设 泡腾片与水的比例越少飞得越高 4、验证实验猜想 我们使用同样的容器进行实验，并不进行加工设计等，水与泡腾片的比例分别为2:1（水10 g，泡腾片5g）、1:1（水7.5g，泡腾片7.5g）、1:2（水5g，泡腾片10g），对这些实验组分别进行实验并记录，确定大概范围，提高实验的准确性。 5、实验数据 为了提高实验结果的准确性，我们一共进行了三组实验。并得到了以下数据:  本次实验自变量：泡腾片和水的比例 因变量：“火箭”的飞行高度达标线：1.2m 6、实验结果 泡腾片与水的比例越少飞得越高且泡腾片和水的比例为1:1时更加合适。 7、实验结论及分析 这个结论的产生应该是正常的，在本实验的数据产生中产生一些干扰因素，比如：有时会有漏水、漏气等情况发生，不能保证实验的合理性，需要我们加强实验的质量。不过实验数据产生的结果与我们的猜想基本一致。这说明我们在猜想时因为充分考虑了泡腾片的浓度和产生的气泡，以及泡腾片与水在混合中的物理变化等原因，让产生的二氧化碳冲击容器导致“火箭”喷发。我们打算继续进行实验，将泡腾片和水的比例更加精细化，从而研究出更加准确的比例以及数据等。 8、小结 本实验我们研究了泡腾片和水的比例对火箭发射高度的影响，获得了让火箭飞行更高的相关数据，初步得到了结论，但是可以多设置一些实验组，并保证每一次实验的质量，减少漏气或漏水等情况的发生。 实验者：四初三年级张迦轶、林益萱、康雅琦、贾一蔷 2 水火箭实验 《关于为尾翼多少对火箭飞行影响的探究》 一、猜想提出原因 因为在一定范围内,水火箭的尾翼可以帮助火箭分散气流，令火箭受到的空气阻力更小，更加平稳的飞行。 二、提出猜测 我们组认为,火箭发射的最大影响因素是火箭尾翼的多少(在一定的距离之内),我们认为有尾翼会比没有尾翼飞得更远。 三、验证实验猜想 于是我们做了两个火箭，第一个火箭有没有尾翼，第二个火箭有三个尾翼，其余条件相同且相等：制造工具均为可乐瓶与防水胶带，节数均为一节，发射时气压表数字为“7”等。我们得到了以下数据: 4、实验结论及分析 三个尾翼比没有尾翼飞行距离更远，一定范围内尾翼越多，水火箭射程越远。 尾翼的作用主要是为了稳定箭身，减少火箭所受到的空气阻力，让水火箭飞行的时候更加平稳，从而增大火箭射程。但是，这种实验结果仅在一定范围内起到效果，可是这个范围是多少我们也不得而知，不一定到什么时候会有相反的效果。 5、实验改进设想 本实验我们研究了火箭尾翼数量对水火箭水平距离的影响，下一步我们打算研究水火箭尾翼的最佳数量和能起到效果的尾翼的数量范围，而我们也打算多设置一些实验组，精细研究范围、增大研究次数，让研究更加客观、科学。这就是我们下一步的假设。 实验者：四初二年级 周子瀚 杨文骁 《关于水火箭发射角度对水火箭飞行距离影响的实验报告》 1、研究猜想：当水火箭距地面的角度为45°时，水火箭飞行距离最远。 2、提出猜想的原因：我们觉得水火箭发射很像我们生活当中的打篮球时的投篮，并且篮球教练告诉我们根据抛物线的原理：投球时，投出篮球的角度与地面夹角为45°时吗，投出的篮球最远。所以我们并仿照打篮球，提出了猜想：当水火箭距地面的角度为45°时，水火箭飞行距离最远。 3、实验设计 我们先设计了水火箭，如图。我们以三个矿泉水瓶相连，首尾两个矿泉水瓶的开口处分别向外，在矿泉水瓶的一端套上火箭发射头，另一端装上你可以连接发射台的连接器并在矿泉水瓶装尾翼。水火箭的水量定为300ml，分别设置不同的发射角度：35°、45°和55°。 4、实验数据 5、实验结果 我们发现当火箭发射角度为55°时，火箭发射最远。 6、实验结果分析 照理论讲， 最远射程发射角度为45度。不过，在我们发射水火箭是，水火箭发射点离地面是有一定距离的，因为要水火箭发射点贴近地面先正确 如果水火箭离地面有距离，就未必45度最远，并且打气的力度也未必相同，所以当火箭发射角度为55°时，火箭发射的最远。 七、小结 我们在做实验的过程是，每个人大气力度不相同并且密封不够严谨，所以实验存在误差。 实验者：四初三年级张迦轶、康雅琦 《关于水火箭长度对飞行距离的影响的探究》 一 实验猜想 火箭长度越短，飞行距离越远 二 提出猜想的原因 1. 长度越短则重量越轻，受重力影响小 2. 重心相对居中 三 实验设计 1. 无关变量控制：水量150毫升，气压为压力表红色区域与黄色区域的交界处。 2. 分两到三次试验，取有效数值的平均数 三 验证猜想 1. 实验表格 四 实验结论及分析 实验结论：单节的水火箭飞得距离远（猜想正确） 分析：重心相对居中，飞行时比较平稳。水量较为充足，不太考虑动力（喷水）是否足够撑到落地的问题。两节火箭的连接处需要大量胶带，导致空气阻力增加。因为力的作用是相互的，所以水火箭是利用压缩空气与水产生的反作用力，当水被向后喷出时，瓶及瓶内的空气就受力向前冲。 五 对实验的改进 1. 增加实验次数，保证测试结果准确。 2. 对多节水火箭进行分类，瓶底连接或割开密封。 3. 尝试更多节数（如三节以上），充分验证猜想。 实验者：四初二年级于简凝，五年级程弼宸 内容： 四初三年级： 张轩逸、金孟瞻、张迦轶、林益萱、康雅琦、贾一蔷 四初二年级： 于简凝、周子瀚、杨文骁 五年级：程弼宸 文字 丨李玮琳老师 编辑 丨李玮琳老师 统筹 丨梁秋颖老师 联系我们丨 lqy19700114 北京育英学校“思与索实践展示空间” |
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