探究“水火箭”发射的高度—物理论文Arial, Helvetica, sans-serif">—> 发现问题在讲授了（必修加选修）高二《物理》第八章“动量”之后，同学们 对动量守恒的理论产生了浓厚的兴趣，想探究一下该理论的 科学性于是在班长的带领下，物理兴趣小组的同学们按照 动量守恒的条件，利用塑料饮料瓶制作了大大小小的“水火 箭”十多个经过试射，全部发射成功同学们都非常高兴 但是C同学却提出了一个问题：“我制造的环保1号水火 箭发射了五次，但每次发射的高度不一样，有时低有时高, 这是什么原因呢？怎样才能让水火箭每次都发射得很高 呢？”刘老师听了 C同学的发言后说：“这说明我们还没有把 握制约水火箭发射高度的因素听了老师的话，大家 觉得有理，于是集体决定，下一步就来研究“水火箭”发射 的高度到底与哪些因素有关二、大胆猜想在班长的主持下, 召开了一个研讨会，内容是“制约水火箭发射高度的因 素有哪些程海狮同学说：“水火箭发射高度与水火 箭自身的质量有关生Z：与瓶内的气压有关生W：与 瓶中灌水的质量有关生T：与“水火箭”的外部形状有关 生V：与瓶口的橡皮塞和金属气门的质量有关上述同学在 提出自己的假设之后，都对假设的“因素”进行了推理和验 证，提出了自己的理论依据。
下面仅举一位同学的假设与求 证假设：“水火箭”发射的髙度与‘水火箭”的质量有关 求证：设“水火箭”自身的质量为ml,发射速度为vl所 谓“水火箭”的发射速度是指水、塞和气门喷出时“火箭” 向上的即时速度被高压气体向下喷出的水、橡皮塞和金属 气门总质量为m2,喷射物向下喷射的速度为v2由动量守 恒定律有：mlvl+m2 (~v2) =0/.vl=m2v2/ml 说明：vl 与 m2、 ml、v2有关如果m2、v2保持不变，则‘水火箭”发射时 的速度与自身的质量成反比，即：ml越小，vl越大，vl越 大，发射越高故‘水火箭”的发射高度与‘水火箭”的质 量有关，即ml越小，发射越高刘老师在研讨会上对同学 的大胆假设与推理给予了点评，并鼓励大家通过实验来检验 自己假设的正确性)三、实验探究会后，全班分成四个实 验小组，开展了认真而细致的实验探究活动各组根据自己 的假设，分别进行了对比发射实验下面，记录了第一实验 小组进行探究性实验活动的过程该小组的组长说：我推 出水火箭发射速度公式vI=m2v2/ml,应该是正确的我 们来做一个实验证明水火箭质量ml越小，发射速度vl 越大，发射越高生M：在研究一个变量与几个变量的函数 关系时，我们可以选用两个形状、大小完全相同，里面灌水 的质量、橡皮塞和气门的总质量ml相同的“水火箭”，将其 中一火箭瓶颈上绑上一块环形铁块，使两个“火箭”的质量 不同，进行发射对比实验。
生X：你的假设实验只控制了一 个变量m2不变，还有水、塞子和气门向下喷出的速度v2如 何控制，使它们相同呢？生T：我想出了一个办法，让两个瓶 口的塞子塞得松紧程度一样，打气后，高压气体冲开瓶塞时 的压强就会一样大，产生向下的推力也一样大，喷出水和橡 皮塞的速度v2就会一样了大家异口同声说：对，对，两 个变量控制问题解决了下面是程海狮小组研制做对比发 射用的两个“水火箭”的设计图：控制两个变量相同：甲乙 两个‘水火箭”的喷射物的总质量m2相同；甲乙两个“水 火箭”向下喷射的速度v2相同，由一位同学使用同样的力 度塞紧甲、乙两个‘水火箭”的橡皮塞来控制这样就使两 个“水火箭”的m2、v2满足相同的条件，让甲“水火箭” 的质量＞乙“水火箭”的质量，然后，对比发射实验结果: 乙“火箭”比甲“火箭”发射的高度要髙，即“火箭”质量 小的比“火箭”质量大的射得高实验证明：通过对比发射,“水火箭”发射的高度与‘水火箭”自身的质量有关，即质 量越小，发射的高度越高四、表达交流全班四个实验探究 小组经过多次反复对比实验，都获得了 2〜4个正确的结论 4月10日下午第三节课（课外活动时间），高一（4）班在学 校体育馆大门前召开了 “水火箭"探究成果新闻发布会和汇 报实验活动。
邀请了学校领导、各学部领导、全校所有物理 教师和有关教师、部分同学参加新闻发布会和汇报实验活 动主持人、班长宣布活动开始他接着问参加实验的同学:水火箭发射的原理是什么？”第三实验小组组长C回答 说：发射原理是动量守恒定律并在小黑板上画出了发射 原理图：有人问：“水火箭发射时满足动量守恒条件吗？” C小组的一位同学回答说：虽然整个系统在发射时合外力不 等于0,但高压气体对火箭向上的推力和对水、瓶塞及气门 向下的推力比系统的重力大很多，所以可以忽略系统的重 力，因此，可以看成是满足动量守恒的条件全场一百多 人对这位同学的回答报以热烈的掌声主持人又问：水火 箭发射的高度与哪些因素有关？”第一实验小组组长站出 来边介绍边指挥全组同学做出两个质量不同（其他条件一 样）的火箭的对比发射实验结果：火箭质量小的发射的高 度高全场又一次响起了雷鸣般的掌声接着，第二、第三、 第四实验小组也先后用同样的控制变量法，进行了对比实 验，效果完全一致最后，班长向全场领导、老师和同学宣 布水火箭”发射的高度与下列因素有关：1.与火箭的质 量有关：质量越小，发射越高；2.与火箭内的气压有关： 气压越大，发射越高；3.与火箭喷射物（水、橡皮塞和气 门）的质量有关：灌水的体积在整个容积的2/5左右时，发 射高；4.与火箭体形有关：火箭呈流线型时，发射高。
刘 老师最后说：水火箭发射的高度还与很多因素有关，还 需要我们继续探究‘点评：刘老师指导下的“探究水火 箭发射高度”的研究活动，是学生自主参与类似于科学研 究的学习活动同学们自己发现问题，自己提出假设，自己 实验探究，自己表达交流他们通过亲身体验，表现了善于 质疑、乐于探究、勤于动手、努力求知的积极态度在整个 活动中，同学们参与面大，情感积极，配合默契，方法科学, 具有不懈的探索精神和强烈的创新欲望，是一次非常成功的 研究性学习过程，是一次大胆的探究教学过程同时，它展 示了新课改形势下一种平等互动的新型的师生关系，给研究 性学习和探究性教学提供了极有价值的范例点评者：江 松涛）摘自：人民教育出版社《中小学探究教学200例》。