第一篇：論水火箭的原理及在生活中的應用

論水火箭的原理及在生活中的應用

概述

水火箭是一個利用質量比和氣壓作用而設計的產物，同時是物理教學中著名的案例之一，其中蘊含的物理原理是了解物理中力學的重要的基礎。

水火箭又稱氣壓式噴水火箭、水推進火箭，是利用廢棄的飲料瓶制作成動力艙、箭體、箭頭、尾翼。灌入三分之一的水（水是水火箭的燃料），利用打氣筒充入空氣到達一定的壓力后發射。是利用水和空氣的質量之比（水的密度是空氣的771倍），壓力空氣把水從火箭尾部的噴嘴向后高速噴出，在反作用下，水火箭以急快的速度快速上升，靠慣性在空中滑翔飛行，像導彈一樣有一個飛行軌跡，最后達到一定高度,在空中徐徐降落的火箭模型。水火箭起源于日本夷山的劃艇俱樂部成員，他們樂于進行野外活動。于某日，他們看見用寶特瓶向翻覆的加拿大游挺發射救生索的場面，逐而誕生了用水噴射寶特瓶的構想。

原理

加水：水火箭加入水量的多少直接決定水火箭的射程。動量P=mv，在釋放空氣時，火箭中的水在氣體放盡時也剛好放完是最佳情況。這時，火箭獲得的的動量最大（速度也最大）。

發射：水火箭發射時利用牛頓第三定律，力的作用是相互的。火箭中的氣體釋放壓力，作用在水上，水在瞬間噴出，火箭獲得一個極大反沖力，瞬間“飛出”。利用壓強P=FS，噴水口的面積S一定，要想使箭獲得更大的反沖力（速度），就要使火箭中的壓力足夠大，即要充入更多的空氣，這就利用了PV=nRT，n越大，p 越大。

飛行：火箭飛出后利用自身的慣性飛行（牛頓第一定律）；火箭飛出時的速度是斜向上的，在重力的作用下，火箭的飛行軌跡是拋物線（斜拋運動），這就是“彈道飛行”。（運動學原理）同時，由于摩擦，火箭還受到空氣阻力的作用，使得火箭的速度不斷減小。上升到一定高度后，火箭的豎直方向速度減小至0，火箭開始降落，依然呈“拋物線”型。

總之，水火箭利用的物理學原理有：動量P=mv及動量守恒定律，PV=nRT，牛頓運動定律（第一 第二 第三），運動學公式等，是經典力學非常典型的應用。

火箭的優化

●火箭中水和空氣的比例要適當；

●發射時火箭要與地面有一定的夾角，最好是45度(原理見后面)；

●由于慣性與質量有關，在保證其他條件的前提下，盡量增加火箭的質量,這樣還可以減小飛行中的阻力；

●火箭頭要做成尖的，同時火箭身要做成流線型，這樣不但能減小空氣阻力，還能提高火箭的穩定性；

●除了上述條件外，火箭還要有發射架和尾翼,這樣可以控制飛行軌跡,提高穩定性;

45度角的原理：如圖所示，水火箭的動軌跡為曲線，在物理中曲線運動的射程：S=Vx* t(①式)，我們假設初速度V不變的情況下，什么時候水平射程S最大。首先把圖中的V分解為Vx（即水平方向的分速度）和Vy（即豎直方向的分速度），V與水平方向的夾角為θ，由以上可知：

又根據物理學中落體運動規律可知水火箭在空中的飛行時間為：

?代入①式得：

?????由數學三函數關系：?

?? 可把上式化簡為：

正弦函數最大值為1，由此我們可以知道了水火箭的最大射程，即：

當sin2θ=1時

此時2θ=90° 得到：45°?

也就是在理想狀態下，射角度為45°時，水火箭的射程最遠。

水火箭制作

1.材料準備：3~6個600mL的可樂瓶、剪刀、單面刀片、木塞、車胎氣嘴、雙面膠、透明膠帶、封水膠帶.2.制作過程：拿出一個可樂瓶，大約以1／3的間距切成三等份。剪下瓶口及中段部分，將第二個可樂瓶倒過來，第一個的瓶口蓋在第二個可樂瓶的瓶底，再將第一個的中段瓶身蓋在第二個可樂瓶的瓶口．蓋上后，用雙面膠粘緊．再找出一個硬紙板，剪出平衡翼，平衡翼的數量為3個．太大的平衡翼很重，太小的起不了平衡作用．

3.制作重點：在制作過程中，噴口是最為重要的，密封一定要好，否則不能提供良好的壓力．氣嘴在木塞中，也要達到密不透水，最好用燒紅的針尖穿洞。如果還有漏水情況，可用封水膠帶密封處理.應用

現代火箭可用作快速遠距離運送工具，如作為探空、發射人造衛星、載人飛船、空間站的運載工具，以及其他飛行器的助推器等。如用于投送作戰用的戰斗部（彈頭），便構成火箭武器。其中可以制導的稱為導彈，無制導的稱為火箭彈。

第二篇：水火箭策劃書

第三屆水火箭大賽

活

動

策

劃

書

主辦單位：化工學院團委

化工學院學生社團聯合會

承辦單位：大學生科技協會

二零一二年十月二十九日

河北科技大學第二屆水火箭大賽

活動主題

智慧興科技,實踐展才能

活動宗旨

崇尚科學 追求真理 銳意創新 挑戰自我活動背景： 2011年9月29日晚9時40分，中國載人航天工程總指揮常萬全在酒泉衛星發射中心宣布：天宮一號發射成功，每一個中華兒女都對此懷著激動的心情慶祝其發射的成功。為了讓同學們更多的了解火箭升空的原理，也為了使同學們更關注于國家的前沿科技，在寓教于樂的環境中，增強同學們的科技創新能力，開發同學們的思維創造能力，豐富課余文化生活，促進同學們之間的團結合作，強化協作進取的精神，化工學院科技協會決定組織第三次“水火箭比賽”活動。

水火箭的原理

１.動量守恒：ｍ1×ｖ1+ｍ2×ｖ2=ｍ1×ｖ1+ｍ2×ｖ2（在這里初總動量為0，火箭初速度越大，飛得越遠，所以要想辦法提高水噴出的速度和噴出水的質量。）２.牛頓第三定律：當由于壓力足夠大得把橡皮塞噴出時，空氣對水有一個向后的力同時對瓶子有一個向前的力，所以

火箭可以飛出。

３.運動學定理：火箭飛出后由于受到空氣和重力，所以還須用運動學相關定理。４.為了空氣阻力和火箭自身對飛行距離的影響，還須盡量減

少阻力和保持火箭平衡，所以須給火箭加上整流蓋和尾翼。５.牛頓第一定律：由于只有在最初的一小段距離水可以對火箭加速，而后面剩下的很大一段距離火箭靠的是慣性飛行，所以還須考慮慣性定律。

活動地點：

河北科技大學新校區西北操場

活動時間：

初賽： 2012-11-10 決賽： 2012-11-17 參賽對象：

河北科技大學全體在校學生

活動程序：

活動準備：

1.開會討論：做出詳細策劃,分配好各環節的工作及負責人,進行活動的審批工作 2.前期宣傳： a.由科協宣傳部和社聯宣傳部合作制作圖文并茂的活動展牌，置于生活廣場進行宣傳 b．生活廣場全校報名，按同學意愿可分團體和個人報名，報名時為同學講解，做出樣品展示

c.參賽選手在比賽前完成一個水火箭，水火箭的制作靠

同學們在網上查找，同學之間互幫互助，在科技協會社會實踐部和科技創作部成員指導幫助下完成，并熟悉比賽規則。d.科技協會裁判員熟悉了解水火箭的制作過程和原理，e.及時通知比賽同學準時參賽。3．準備工作：借用場地，購買獎品及所需物品，打印評分表等 4.所需物品：塑料瓶（1.5升左右）若干，雙面膠、膠帶若干，剪刀，直尺，記號筆，打氣筒等

活動具體流程： 1）初賽

1.賽場布置：十一月十日早晨在西北操場放置三套桌椅，畫好比賽起始線，將比賽用到的測量工具和其他材料布置好。2.領導席布置：桌椅的擺放要整齊，水和評分表擺放整齊 3.由活動主持人介紹到場嘉賓和評委。4.由科協人員給各個水火箭編號并隨時維持秩序，以確保不發生事故。

由主持人宣布比賽開始，由裁判員宣布比賽規則（詳見附錄）5．現場劃定好發射點界內，參賽者在界內組裝，發射； 6．比較發射距離（發射距離是指發射點到落地點的位移，落地點是指水火箭頭部第一次著陸點，工作人員會在著陸點插上小旗子）與上升高度（由相應的工作人員測發射到落地的時間）；

7．發射區域是一個120度的扇形區域，現場將劃定發射區域內各發射距離的分數段，每10米10分，按百分制算，10分，20.分，??，100分，以此類推，處在同一個分數段的裝置評委會根據更精確的位置評定其個位得分，如85，86，87.??火箭降落點如超出左右界限則判為無效； 8．發射準度是指落地點與發射點的連線和中心軸線的偏移角度。現場將劃定發射區域內各發射準度的分數段，每5度扣除10分，按百分制算，10分，20.分，??100分，處在同一個分數段的裝置評委會根據更精確的位置評定其個位得分，如85，86，87，??火箭降落點如超出左右界限則判為無效，也會有發射距離的限制。9．發射距離和上升高度的得分各占50%，也就是取發射距離和上升高度的平均值。

大賽供應以下器材：

打氣筒、橡膠塞、氣門嘴、水管、發射架 10.宣布結果：由科技協會辦公室人員計算比賽成績，并宣布

比賽結果，評選出前十名參加決賽 2）決賽（具體流程同初賽）

頒發獎品：此次比賽分一等獎一名，二等獎一名，三等獎兩名和鼓勵篇二：水火箭活動策劃書

第八屆大學生科技文化藝術節 暨第二屆創意文化節項目

策 劃 書

微電子學院

一、活動目的：

為了激發學生學習的積極性，提高學生的動手能力，培養學生的創新思維，豐富學生的業余生活，微電子學院學生生會策劃舉行《水火箭》，希望通過此次大賽提高學生的創新精神，培養學生嚴謹的學習態度、科學的研究方法和認真細致的思維方式，進一步激發廣大學生對學科知識的熱情和興趣。

二、活動時間：

2012年5月14日（待定）

三、活動地點：

人工草坪

四、參賽對象：

全院學生

五、微電子學院學生會于活動前期準備工作：

指導老師：馬鏑

備注：1）此次活動總負責人侯國棟、韋文凱； 2）文建部部負責全部物品的購買工作，同時做好經費的記錄，主要

為實驗用品，禮品及現場的布置物品； 3）社踐部邀請院社聯文秘部人員及各社團負責人一同觀看此次比賽的情況；

4）文建部向各分院學生會協調下參賽人員的報名工作； 5）每個部門負責到各分院的班級宣傳；

六、競賽內容及活動流程：

本次競賽面向全院學生，各分院推選3人組成代表隊參加比賽。競賽內容主要包括一系列的實踐項目，各代表隊必須通過團隊協作按要求限時完成，再根據完成情況評選出一、二、三等獎、最佳創意獎及最佳結構獎。具體活動流程如下：

1、前期宣傳

（1）通過學生會宣傳本次活動，不僅對本次活動進行了宣傳，而且大力營造創新的良好氛圍；

（2）通過出海報、拉橫幅和噴繪等宣傳本次活動，以新穎的畫面、版式、內容展示物理知識的豐富多彩；

（3）通過網絡媒介宣傳，如：校園bbs、論壇、西祠胡同等網絡媒介，介紹本次大賽，并對本次活動進行跟蹤報道，保證本次活動順利舉行；（4）到各班、各宿舍，在圖書館桌子、食堂上貼一些小標簽以及五樓機房電腦桌面進行宣傳；（5）輔導員imo宣傳；(6)圖書館展板宣傳；

（7）商業街大學生創業中心宣傳；

2、《水火箭》活動流程：

（1）申請場地，做好前期的準備和宣傳工作，保證活動的順利舉行。（2）活動內容：各參賽隊伍到達活動現場，主持人致辭后，各隊開始比賽。參賽隊員用打氣筒向塑料瓶中打氣，塑料瓶中打氣，塑料瓶呈一定角度指向天空，待沖入一定量氣體，塑料瓶飛出后，測量飛出的距離。（3）頒獎。

獎項設置：一等獎1名，獎品+證書

二等獎2名，獎品+證書 三等獎3名，獎品+證書 最佳結構獎1名，獎品+證書 最佳創意獎1名，獎品+證書 參與獎10名，獎品+證書

七、活動中注意的問題和細節

1、場地的使用，由于水火箭的制作材料是輕質塑料瓶，因此不會對場地造成損傷，但我們仍會注意，不讓意外有發生的可能。

2、人員安排，組織方將協調各參賽隊入場順序，避免造成場面混亂。

八、經費及預算

創新文化節——《水火箭》活動經費預算 通知及宣傳資料（橫幅、噴繪、等）

技能比賽材料購置 獎品和獎金 一等獎 1名 二等獎 2名 三等獎 最佳結構獎 最佳創意獎 參與獎 評審費 共計

3名 1名 1名 10名 300元 500元

200元 150×2元 100×3元 50元 50元

30元×10 300元 2300 微電子學院學生會文建部 2012年5月14日篇三：水火箭比賽策劃

機 械 與 控 制 工 程 學 院

科 技 協 會

策

劃

書

水火箭比賽策劃書

一、活動背景

為培養大學生設計、制作和創新能力，提升大學生科技素養，倡導科技工作者創新精神，我院科技協會將舉辦以“科技創新、變廢為寶”為主題的水火箭制作大賽。

水火箭制作原理與真實火箭相同，其利用了反沖作用力推動火箭發射。水火箭制作簡單，操作易行，利用廢棄汽水瓶等材料，真實的實現了節能減排的科學環保理念。

二、活動主題：科技創新，變廢為寶

三、活動目的和意義(1)設計制作一個性能良好的水火箭需要用到數學、物理、飛行力學、空氣力學等許多知識。完成這一設計和制作任務需要相當的技巧和較強的動手能力。大學生擁有相關的理論知識，通過制作這一模型能夠加深知識的理解。

（2）通過舉辦這次活動學習航天工作者的攻堅精神，不拍困難和挑戰，不斷研究探索科學的奧秘。

(3)激發大學生創新精神，培養大學生動手能力。(4)宣揚“變廢為寶，科技創新”的理念。

四、主辦單位

機械與控制工程學院科技協會

五、活動對象

以機控學院學生為主

六、活動時間、地點 4月13號（第七周周六），風雨大操場

七、活動流程

1、活動宣傳：

（1）科技普及部負責制作海報一張，要求畫面形象生動，易于吸引同學們注意。

（2）綜合管理負責設計宣傳單、報名表，宣傳單要求簡易介紹水火箭制作方法，活動規則，作品要求。

（3）4月1號晚自習時間協調學院輔導員到各班到自習室動員同學們報名，現場散發宣傳單并展示水火箭模型。

（4）學院公告欄張貼海報。

（5）海報制作，宣傳單、報名表設計，水火箭模型制作必須在3月31號之前完成。

2、報名工作：

（1）參賽

單位可以是個人、團體、宿舍形式，鼓勵三人為組參賽。

（2）4月1號晚向各班下發報名表，2號晚自習前收回，綜合管理部負責統計報名人數。

3、活動準備:（1）由綜合管理部負責打印水火箭制作方法并及時分發到參賽人員手中。

（2）由實驗室管理部購買提供制作水火箭的必要材料，氣塞、氣門芯。

（3）科技競賽部負責制作發射臺2座，要求可調整發射角度，適合發射不同尺寸火箭。

（4）比賽用具準備：打氣筒2個，測量尺一盤，水桶1個，椅子桌子等等。

4、現場比賽：

（1）工作人員提前1小時到場進行賽場布置。(2)各參賽隊員提前15分鐘到場進行現場抽簽，決定發射順序，參賽進行分組發射，每兩隊為一組。

（3）每組發射前有主持人通報參賽隊伍，參賽隊伍將水火箭安方與發射臺，主持人下大發射指令，參賽隊開始打氣直至火箭發射。

（4）由現場工作人員對每組參賽隊發射距離進行測量并記錄，測量距離為發射臺到火箭第一次落地點。

（5）每組參賽隊均有兩次發射機會，第一次發射測量完成后拿走自己的作品現場等候下一次發射。

（6）所有參賽隊發射完畢后由評委對本次活動進行點評，工作人員統計各參賽隊成績進行公布，主持人宣布比賽獲獎隊伍，現場頒發證書和獎品。（7）比賽結束。

八、作品要求

1、除氣門芯和氣塞可購買外，其他材料必須為手工制作，不得使用現成噴嘴口。

2、本次比賽作品要求設計為一級火箭，使用大號飲料瓶。

3、外觀設計大方合理，有獨特創意和理念。

九、評分標準

評分分三大塊，火箭飛行距離占80%，水火箭外觀以及參賽對精神風貌占20%，總分100分。

1、水火箭飛行距離評分：為發射臺到火箭第一次落地點，精確到0.01m，每米一分。

2、水火箭外形評分:箭體流暢，外形符合真實火箭基本構造原理，有一定創新（嘉賓評委打分)。

3、精神風貌評分：衣冠整齊，介紹本組參賽作品時聲音洪亮，語言順暢(嘉賓評委打分)。

十、獎項設置

一等獎1名 獎金100元+證書

二等獎2名 獎金50元+證書

三等獎3名 獎金30元+證書

優秀獎若干名 獎狀

十一、注意事項篇四：水火箭策劃書

資源學院 第十一屆科技文化節

水火箭大賽

活

動

策

劃

書

資源學院團委

科技協會

二〇一一年 三月十日 資源學院第十一屆科技文化節水火箭大賽

一、活動背景

大一第二學期，同學們的活動逐漸減少，學習、生活不如一定的單一循環過程，并且活動的積極性不是很高，這樣不利于大學生的學習及各方面的素質發展。而水火箭既作為比賽又作為游戲，并具很強的科學實踐性，是活躍學院內科技氛圍的好項目。

二、目的和意義

繼承科技協會的傳統項目，擴大同學們的視野，激發同學們的內在潛力和動手制作能力，豐富大學生活，提高其質量，使每個人都能發揮其自身的優點，為以后的發展打好基礎。

三、資源需要

已有資源：中國礦業大學資源學院全體師生的大力支持，院團委的高度評價。

待續資源：空閑場地，桌椅，帳篷

四、活動開展

1、將通知各班團支書，班級內統計后，上交至科技協會最終統計參賽隊伍。

2、發放所需材料，輕質塑料瓶等

3、作品征集評分

4、于 日，各參賽隊伍到達活動現場，主持人致辭后，各隊開始比賽。比賽流程如下，參賽隊員用打氣筒向塑料瓶中打氣，塑料瓶呈一定角度指向天空，待沖入一定量氣體，塑料瓶飛出后，測量飛出的距

離。

5、排名，頒發獎狀

五、活動中注意的問題和細節

1、場地的使用，由于水火箭的制作材料是輕質塑料瓶，因此不會對場地造成損傷，但我們仍會注意，不讓意外有發生的可能。

2、人員安排，組織方將協調各參賽隊入場順序，避免造成場面混亂。

資源學院團委科技協會 2011/03/10篇五：水火箭賽徽設計大賽策劃書

西南科技大學

第六屆水火箭大賽系列之 賽徽設計大賽

策

劃

書

國防科技學院文藝部

二〇一二年九月十八日

水火箭賽徽設計大賽 策劃書

一、活動名稱

第六屆水火箭 賽徽設計大賽

二、活動主題

繪水火箭標志藍圖，展西科大科技鋒芒

三、水火箭簡介

水火箭的特點是不必用任何燃料，它用水和壓縮空氣作動力，不僅減少了用其他燃料制作火箭的成本，而且也減少了在發射過程中用其他可燃性燃料帶來的危險。水火箭是寓教于樂、科技含量高,深受廣大青少年喜愛的動手、動腦的科普教材。

四、活動背景

在我們把制作水火箭當成一種鍛煉自己的實踐能力的時候，在水火箭制作比賽已經風靡全國各大高校的時候，在水火箭制作大賽在西南科技大學逐漸蓬勃發展的時候，水火箭制作大賽更需要特有的賽徽來彰顯水火箭大賽的魅力與風采，來贏得更多的學子對水火箭制作大賽的青睞。

五、活動目的為增強同學們對科學文化的興趣，為培養起同學們濃厚的科技興趣，為鍛煉同學們的動手實踐能力，為水火箭制作大賽 在西科辦出自己的特色。賽徽是激勵大家對水火箭制作的興趣，賽徽是鼓舞我們制作更有強度的水火箭的動力，這對國防科技學院的水火箭制作大賽由很大影響。

六、活動意義

本次賽徽設計大賽不僅能讓更多的人了解到隨后的水火箭賽徽設計大賽，更能展現廣大參賽人員的創造創新能力，以及增強對相關軟件的應用能力。

七、活動對象

學校全體同學

八、主辦單位

國防科技學院學生會

九、承辦單位

國防科技學院文藝部

學校各個學院宣傳部

十、參賽形式

個人參賽或團隊參賽（參賽人數小于等于3人）

十一、活動流程

前期準備（宣傳）（時間：2012年9月18日至9月25日）1)制作關于此次大賽的宣傳海報7張，貼于各個食堂門口。2)會徽設計大賽項目組制作電子宣傳圖片，在校園網站上宣傳。3)制作關于此次賽徽設計大賽的橫幅一條，掛在柳池宣傳。

中期準備（征集作品）（時間：2012年9月26日至10月12日）1．參賽作品要求

1)體現第六屆水火箭制作大賽特色氣息與文化魅力。2)作品要具有鮮明的象征意義，構圖簡潔，富有美感，主題突出，大方明了，適合平面宣傳等各種用途。3)整體要求簡潔、美觀、大方，易于識別和記憶；圖案清晰流暢，單色；具有時代感、藝術性和視覺沖擊力。具有強烈的可辨性，便于放大或縮小。4)作品的風格、形式不限（電子，手繪等均可），但必須是原創作品。5)手繪的賽徽必須尺度規范，圖案清晰。2.參賽作品內容: 內容包括賽徽和含義簡介，含義簡介100字以上。參賽作品附上姓名，班級，學號，及聯系方式。3.作品上交流程: 2)手繪等其他實物形式的作品由各班班長匯總，上交給會徽設計大賽項目組，如有特殊情況，參賽人員也可直接與會徽設計大賽項目組相關人員聯系上交。（項目組聯系電話：*** ***）4.征集截止日期： 2012年10月12日

后期工作（評選）（時間：10月12日至10月15日）1.評委：評委老師：國防學院學辦主任：艾立梅

國防學院團委書記：吳棟

學生評委：將在此次活動主辦部門和水火箭制作大賽主辦

部門中產生。

2.監察：為防止出現抄襲現象，所有的參賽作品在提交會徽設計大賽

項目組前均進行網上檢索，發現抄襲現象一律取消參賽資

格。

3.評分：評委評分實行十分制，選手得分均去掉一個最高分和一個最

低分后計算平均分，為該作品的最終得分，按實際得分確定獲獎等級。4.在評選出獲獎作品之后，我們將短信形式通知我們的獲獎選手。4.評分細則：（共10分）

1）符合水火箭制作大賽的主題以及活動意圖 3分 2）設計規范，具有可操作性。

第三篇：水火箭教案

“水火箭”的制作

湯陰一中

袁清力

【教學目標】：

1、培養學生的動手能力及創新思想。

2、提高學生的觀察能力及對相關理論的實際應用能力。

3、培養學生的小組協作能力。【教學重點】

1、對“水火箭”理論的講解。

2、“水火箭”的制作過程。【教學難點】

1、“水火箭”的制作。【教學方法】

講授觀摩與小組協作相結合。【新課內容導入】

我們通過物理知識學習，知道火箭飛行是利用燃料燃燒噴出的氣體與空氣的摩擦提供動力。它利用的是作用力與反作用力原理，火箭對燃燒氣體施加一個向下的作用力，將氣體排出：氣體同時也對火箭施加一個向上的反作用力，使火箭升空。通過實際生活觀察我們知道水也可以提供動力，我們大膽設想一下能不能利用水的力量來推動火箭升空？這就是我們本節課所要研究的內容：“水火箭”的制作。【具體講授過程】

一、什么是水火箭？ 水火箭又稱氣壓式噴水火箭、水推進火箭。是利用廢棄的飲料瓶制作成動力艙、箭體、箭頭、尾翼、降落傘。灌入一定數量的水，利用打氣筒充入空氣到達一定的壓力后發射。

二、理論依據。

火箭的推進是利用火箭燃料燃燒噴出的廢氣間的作用力與反作用力，火箭對廢氣施加一個向下的作用力，將廢氣排出：廢氣同時也對火箭施加一個向上的反作用力，使火箭升空。

水火箭則是利用壓縮空氣與水的作用與反作用，當水被向后噴出時，可樂瓶及瓶內的空氣就受力向前沖，從而使箭體升空。

三、制作過程

1、所需材料:

2升裝的可樂空瓶2個（可樂瓶要帶蓋，當然可樂瓶可大，也可小，但是2個可樂瓶要一樣大小）、防水膠帶、透明膠帶、厚卡紙、裝飾紙和橡膠塞。

工具：剪刀、手工鉆、發射架。

2、設計圖：

3、制作動力艙：

用一個可樂瓶，這個可樂瓶不能漏氣。檢測方法：只要對著可樂瓶吹氣，氣沒有泄漏就行，無需加工。

4、制作發射艙： 取一個完整的可樂瓶，截取可樂瓶的前半部（瓶口向下最寬處），再把它首、尾套起來，然后用膠帶粘牢；把可樂瓶的中間部分，套入動力艙的尾部，用膠帶紙粘牢。

5、制作火箭頭： 用硬塑料板或硬紙板（表面要盡可能光滑以減少阻力），根據可樂瓶口的大小繞成一個錐形，套在發射艙可樂瓶的瓶口處，用膠帶粘牢。檢查發射艙、動力艙是否成一直線。

(將火箭頭與壓力槽的底部相連接，然后置于平坦之桌面上或地面上滾動，看看滾動情況是否平順，若平順，則以防水膠帶加以固定。)

6、美化火箭體： 用彩紙美化

注意：用彩紙裝飾箭體，美化火箭體時，不要把整個火箭體全部貼滿，要留一條1㎝寬的縫隙，以備發射時觀察水位用。

7、制作尾翼：

先用較厚的有一定硬度的16k大小的卡紙或硬塑料縱向對折，在上面畫出7×8㎝的長方形，沿線剪下，再在靠近折縫的那邊剪去一個角；然后在折口處向外反折出1厘米，作為尾翼與火箭體粘接的地方。好！一片火箭尾翼做成了，再做同樣大小的三片，共四片（也可以是三片）。

8、整體安裝：

將“水火箭”按照“火箭頭”→“發射艙”→“動力艙”的順序對接在一起并用膠帶粘牢固，將尾翼均勻的粘在“動力艙”的周圍。

四、發射過程。

1、發射原理

甲對乙施力，乙必同時對甲施加大小相等方向相反的反作用力，這就是牛頓第三定律。水火箭就是利用這個原理升空的。

將可樂瓶加水1／3，以裝有氣針的橡皮塞塞住密封后倒立，并用打氣筒打氣。因固定的體積內，裝入的氣體越來越多，瓶內氣體壓力越來越大，終于沖破封口，水受力向下噴出，可樂瓶因而受反作用力向上加速飛行。

2、發射流程 “加水”→“打氣”→“發射”→“飛行”

注水：往瓶中注入1／3的水，拴上帶有氣針的橡皮塞；用打氣筒的出氣口與氣針拴緊。打氣： 因為“水火箭”的動力來自瓶內水瞬間爆射，因此要求打氣時盡可能頻率要快，更不要中間停頓。

發射：將水火箭套上發射架，矯正后套上火箭頭，注意尾翼不要受到發射架蹭刮。用打氣筒連續打氣至橡皮塞自動脫落，火箭憑強大的反沖力迅速上沖。

3、“水火箭”發射過程的相關原理

施放程序

加水

打氣

發射

說 明

提供質量以增加動量

利用水火箭內外空氣壓力差，產生作用力

利用動量守恒及作用力與反作用力使水火箭

前進

飛行 主要以沖力、地心引力及空氣阻力為受力來

源。相 關 物 理 名 詞

動量守恒

氣壓

作用與反作用力

動量守恒

氣壓、拋體運動、萬有引力、摩擦

力

五、影響實驗效果的幾個要素：

1.水火箭的豎直升高高度與瓶內水位關系。

氣壓與射程成正比．這是因為氣壓越大，噴水的力量越大，水火箭的沖量越大，水火箭做反沖運動．質量越大，所需提供的動量就越大，當質量一定時，速度越大動量越大．而提高速度的方法是提高單位時間噴水量．所以，只有當水火箭內的氣壓與水量適當時，才能飛地更遠更高．通過實驗得出，當經過多次試驗，發現最有效的水量是瓶體容積的1/4到1/3。

2、發射軌道對射程的影響。最佳發射仰角45°~50°之間時，可以達到最大的射程．

3、箭頭重量對發射軌道的影響

重心正好位于首尾中點，即水火箭的重心和幾何中心重合時最好！未加前置填充物的彈頭，因受到尾翼質量的影響，重心明顯偏后．這時候，因為物體旋轉時的中心為重心，所以我們可以把重心G當成支點，則在只受重力的情況下彈頭即成一個以G為支點的平橫杠桿．在飛行時，彈頭A與彈尾B將受到相同的風阻影響，但由于力臂不同（AG＞AB），所以A點所產生的力矩大于B點，故水火箭即會旋轉影響航道．所以我們必須放前置填充物，將重心G向A移動，使力臂AG＝BG（即水火箭的中點），這樣A、B產生的力矩才會相同，達成平衡．

4、瓶體的選擇。

“水火箭”飛行是依靠爆射瞬間所獲得的慣性，而空氣的阻力是影響射程的最大因素。因此在火箭主體的選材上應以細長的圓柱形為宜，如500ml 類的可樂瓶，而更大容積的可樂瓶子并不是很適合。另外火箭頭盡可能的變成細長的“圓錐形”，這樣飛行時受到的阻力最小。【課堂小結】 本節課，我們觀摩制作了一只“水火箭”，講解了“水火箭”的制作原理，“水火箭”的具體制作過程，“水火箭”的發射過程及影響實驗效果的幾個因素。同學們通過本節課的學習要學會自己制作“水火箭”，提高自己實際動手能力及將課本理論轉化為實際操作的能力。

第四篇：水切割的原理及應用

水切割的原理及應用

科目：先進制造系統導論

專業：機械設計制造及其自動化

學號：110606423

姓名：XXX

水切割的原理及應用

摘要：

水切割也稱水射流切割或水刀切割。高壓水射流切割是一種特殊的加工方法。它利用增壓器將水加壓，達到10MPa一400MPa甚至更高的壓力。水獲得壓力能，再從細小的噴嘴噴射而出，將壓力能轉換為動能，從而形成高速射流。切割正是利用這種高速射流的動能對工件的沖擊破壞作用，達到切斷、成形的目的。

高壓水射流既不同于傳統加工的銑、刨、磨、削，也有別于一般的剪切和沖裁。它屬于高能切割。高壓水射流切割就是把高壓水射流的動能作為切割能，對材料進行沖蝕和擠壓、破壞，以達到切割的目的的一種新工藝。它最大特點是非熱源的高能量射流束加工，切割過程中無熱產生，故可以切割所有的金屬和非金屬材料，特別是各種熱切割方法難以切割的材料。具有：切口快、切口平整、無塵埃、無熱變形、無污染、減少材料浪費等特點。可切割：鈦合金、銅板、鋼板、鋁板、鑄鐵、花崗巖、大理石、瓷磚、化纖、木材、布匹、紙張、皮革、塑料等材料。已應用于航空、軍工、石材、建筑、裝潢等精加工領域。

關鍵詞：水刀，超高壓，高能量，安全，成本低，無污染，高速度，精加工。

水在人們的概念里往往是“柔”、“軟”的代表，然而自古就有水滴石穿之說。以柔克剛水滴石穿給水賦予了新的定義，如今利用柔軟的水也能夠進行切割物體了，不論是純鋼的鋼板還是堅硬的石頭，在水刀面前變得輕而易舉。

高壓水射流加工技術正是利用與水滴石穿相同的原理，把動量加大，縮短時間，達到斷石、斷鐵、切割的目的。人們在很早的時間就開始利用很高壓力的水進行材料的加工和切割。1870年前后，美國在加利福尼亞的金礦中用增壓后的水流開采礦石，俄國人也曾用水采煤。在上世紀60年代，密蘇里大學林業系的諾曼·弗朗茲教授發明了高壓水射流的切割實驗裝置。該裝置的核心是一個單缸增壓器，壓力可以達到344.7MPa(s000opsi)，用這樣的高壓水可以來切割木材。這一裝置引起包括著名的依格所爾公司在內的許多壓力設備制造商和研究單位的興趣。

1971年第一臺商用水切割試驗機在杰克遜的阿爾頓紙品公司投入應用，用于切割層壓紙 管，并且可以在紙管上切出各種形狀。高壓水切割技術的真正的商品化應用是上世紀80年代初洛克韋爾飛機公司用水切割機來切割BI轟炸機的欽合金零件，可以節約成本50%。目前許多國外的公司用高壓水切割各種材料，甚至用于軍艦制造。

普通的加工方式即利用硬度較強的金屬制作刀具，在主軸的高速轉動下帶動刀具進行切割多余材料來達到加工目的，然而由于，這種方式是用硬的材料來切軟的材料，那么較硬的材料采用這種方式就會比較難加工，況且加工過程中，產

生大量的熱量，經常會導致工件的熱變形，影響加工精度，直接接觸切割也容易導致刀具的磨損，使刀具使用壽命降低，在加工過程中的冷卻液也會造成加工質量的不穩定，增加相應制造成本，造成環境污染。

高壓水射流足以水為工作介質，通過增壓設備和特定形狀的噴嘴產生高速射流束，具有極高的能級密度。一些新型射流如脈沖射流、空化射流和磨料射流的相繼出現，大大提高了其切割、剝離、破碎能力，更進一步拓寬了水射流技術的應用范圍，可用于清洗、清理、切割、注水鉆孔、噴霧、破碎、研磨等作業，具有清潔、無熱效應、能量集中、易于控制、效率高、成本低、操作安全方便等特點，超高壓水刀的基本技術既簡單又極為復雜。當水被加壓至很高的壓力并且從特制的噴嘴小開孔(其直徑為0.1mm至0.5mm)通過時, 可產生一道每秒達近千公尺(約音速的三倍)的水箭，此高速水箭可切割各種軟質材料包括食品, 紙張, 紙尿片, 橡膠及泡棉，此種切割被稱為純水切割。而當少量的砂如石榴砂被加入水射流中與其混合時, 所產生之加砂水射流, 實際上可切割任何硬質材料包括金屬, 復合材料, 石材及玻璃.超高壓水刀也可使用于各種不同的工業表面處理應用如船身清洗及汽車噴漆設備清洗.水射流切割機包括四個基本組成部分:壓力發生裝置提供切割動能，如:高強度的加壓泵、蓄能器:水供給裝置，如過濾器、輸送管線;切割裝置，如:控制閥門、噴嘴等;回收裝置等。有的還具備精確控制裝置;磨料供給裝置等。

水射流技術特點

較之激光、等離子、線切割等傳統的切割方式，水射流切割技術確實有其獨特、顯著的優勢：

1.切割品質優異：水射流是一種冷加工方式，‘水刀’不磨損且半徑很小，能加工具有銳邊輪廓的小圓弧。加工本身無熱量產生且加工力小，加工表面不會出現熱影響區，自然切口處材料的組織結構不會發生變化，也幾乎不存在熱和機械的應力與應變，無需二次加工，無裂縫、無毛邊、無浮渣，因此其切割品質優良。

2.幾乎沒有材料和厚度的限制：無論是金屬類如普通鋼板、不銹鋼、銅、鈦、鋁合金等，或是非金屬類如石材、陶瓷、玻璃、橡塑、紙張及復合材料，皆可適用。

3.節省成本：水切割所產生橫向及縱向的作用力極小，不會產生熱效應或變形或細微的裂縫，不需二次加工，既可鉆孔亦可切割，降低了切割時間及制造成本。

4.清潔環保無污染：在切割過程中不會產生弧光、灰塵及有毒氣體。操作環境整潔，符合嚴格的環保要求。

5.便于實現一機多能和自動化、數控化：高壓水射流是全方位點切割器，無碩萬孔，可以在任意點切割，切出任何復雜的形狀。因此對程序化和數控操作十分便利。另外采用CAM或CAD控制加工，可以達到高精度，重復加工能力強。6.優化材料的利用率。由于射流切口小、切割可以精確控制，因此樣板可以嵌套或者相切排列，充分利用每一塊材料，減少廢料。

7.加工能力強，可以加工不同材質的工件;硬質材料的加工厚度達6’‘;可以加工某些難以用傳統加工方法切割的材料。

水刀的分類

兩種水刀是指純水水刀和加砂水刀。純水水刀是最早的水切割方法.第一次商

業應用始于二十世紀七十年代中期，用于切割瓦楞紙板。純水水刀最大的應用是切割拋棄式尿布、棉紙和汽車內飾件。對于棉紙和拋棄式尿布，與其它技術相比，水刀技術在材料上留下的水分最少。

純水水刀的特點

非常細的水流（常見直徑范圍：0.004至0.010英寸）非常詳細的幾何形狀 非常少的材料切割損失，切割時不產生熱量，切割厚度可以很大也可切得很薄，切割速度快，能夠切割軟、輕質材料（例如厚達 24"的纖維玻璃絕緣材料），極小的切削力，夾具簡單，每天 24 小時的連續運行。

加砂水刀與純水水刀只有幾點不同。在純水水刀中，由超音速水流侵蝕材料。在加砂水刀中，由水射流加速砂料顆粒，然后由這些顆粒（而非水）侵蝕材料。加砂水刀的能力比純水水刀強大成百上千倍。純水水刀和加砂水刀都有其用武之地。純水水刀可切割軟質材料，而加砂水刀則切割硬質材料，如鋼材、石材、復合材料和陶瓷。使用標準參數的加砂水刀能夠切割硬度等于（甚至稍稍超過）氧化鋁陶瓷（常常稱作礬土，AD 99.9）的材料。我們將在下面介紹加砂水刀的特點，以及加砂水刀切割刀頭的工作方式。

加砂水刀的特點

水流細（直徑 0.020 到 0.050 英寸），可切割非常復雜的幾何形狀，薄材料切割10 英寸厚度切割，堆積切割，材料切割損失非常少，夾具簡單，切割力小（切割時低于1磅），對幾乎所有加砂水刀作業都只需設置一次，可方便地從單切割刀頭切換到多切割刀頭，可快捷地從純水水刀切換為加砂水刀，減少了輔助操作，毛刺很少或無毛刺。

水切割的不足之處

1、高硬度的材料，諸如鋼、金屬陶瓷、高強度復合材料、堅硬的巖石純水射流不能切割;而磨料水射流存在噴嘴磨損和切割成本大的問題。

2、高壓水射流的設備成本比其他切割方法高。

3、在一些應用中，與激光切割、等離子弧切割、線電極電火花切割等方法比較，存在進給速率低、加工精度差等不足。

4、在切割過程中，影響切割質量的參數多，條件復雜，有時切割導致斷面分層和條紋。

水切割的發展

目前從事水射流加工技術研究和應用的國家己超過四十個:主要有美國、俄羅斯、日本、德國、瑞士、英國、法國、加拿大、澳大利亞、印度、韓國、新加坡等國。我國高壓水射流技術的研究和應用，通過幾年來的發展，取得了許多令人矚目的成績。

國內的大連理工大學、石油大學、中國礦業大學、南京理工大學等幾所大學和機械部濟南鑄造鍛壓機械研究所、機械部通用機械研究所、航空工藝研究所等研究機構，先后開展了水射流加工技術的研究。通過全國性學術交流和許多學者的努力，我國的水射流理論水平也不斷提高。

我國的水射流技術起步于上世紀50年代，主要用于采礦業。到1980年以后，開始引進超高壓水射流設備，進行仿制和自主的研究開發，用于航空復合材料的切割。同時，在船舶工業，水射流主要用于清洗、除銹。1993年我國正式推出第一臺國產高壓(最大壓力392MPa)磨料水射流切割設備。自上世紀90年代開始，我國的高壓水射流設備發展很快，從小功率到大功率、從單機到成套設備、從高壓到超高壓，從通用設備到專用設備，新產品不斷開發，促進了高壓水射流技術在國內的應用。

水射流技術的應用范圍和領域十分廣泛。一般包括工業切割、挖掘、開采和鉆探、巖石切割和掘進、表面清洗、材料破碎等。

水射流技術在切割方面的應用

水射流應用于造紙業、橡膠業，而加砂水刀則可應用于石材業、陶瓷業、航空航天業、汽車制造業、金屬加工業。尤其值得一提的汽車制造業，隨著近幾年中國汽車業的迅猛發展，國內外各大汽車生產廠商產值的擴大，車型的不斷更新，生產周期的縮短，對配套的汽車內飾件（如汽車地毯、儀表板、頂蓬等）廠家來說，早期手工加工汽車內飾件的切邊及打孔的方法、由于效率低下、產品精度差、勞動強度大，顯然已不能滿足當前汽車業發展的需求。此時，與機器人相結合的的水射流設備脫穎而出。高壓水管以螺旋形繞在機器人手臂上，利用機器人手臂和手腕可使水射流頭的噴嘴快速沿直線或弧線運行，達到3維加工內飾件的目的。

水射流技術在工業清洗方面的應用

水射流技術可應用于汽車業噴漆房清洗、石化業熱交換器內外管清洗、飛機跑道的橡膠清洗、工業上除銹防蝕工程表面處理、航天工業引擎零件清洗、核能發電廠清除輻射污染等。近幾年，國外已有公司通過超高壓技術，將其應用于食品殺毒達到食品保鮮的目的，并成功打入食品保鮮行業（如美國著名的HEMELL公司已使用超高壓設備進行食品保鮮），取得了良好的口碑。水射流可用來清洗汽車、高層建筑物、飛機場跑道、化工廠換熱器等，近年來這類業務發展迅速。各種清洗機和清洗設施相繼問世，并大量投放市場，各種清洗公司和服務公司也相繼成立，為用戶提供服務。

美國密蘇里?羅拉大學的最新研究表明，高壓水射流在使用上還有很大潛力，它可將煤粉碎成細小顆粒，以便進行清洗和生產清潔的燃料，還可用水力制漿法分離木纖維。

2002年，美國FLOW公司將超高壓技術帶入了一個革命性的階段，發布了最高壓可達87000mpa的超高壓水射流設備，在大大提高了生產效率的同時，使用成本也較之以前下降40%。隨著對水射流技術不斷研發、提升、應用，其發展和使用前景將無可限量。

參考文獻：

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機械工業出版社，2006 王潤孝主編.先進制造系統

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2010

第五篇：水火箭比賽總結

水火箭比賽活動總結

隨著最后一組學生的水火箭發射——升空——落地，水火箭比賽終于結束。水火箭比賽得以順利進行，有賴于學校領導的大力支持、同事們的精誠合作、班主任們的積極發動與配合。由于是第一次，所以既感到有收獲，也覺得有遺憾——遺憾是另一種收獲。以下對本次活動作一個總結，目的是為了以后能更好地開展這個活動。

首先，好的方面。

第一，活動的策劃、組織過程是有序的，是一個依照計劃按部就班的過程。雖然是第一次組織這項活動，但從實施計劃開始，每一個步驟都進行得比較順利。例如學生的發動、材料的購買、幾次學生培訓、兩個下午一個第八節的試射、比賽日時間的調整、場地的安排等等，沒有出現什么紕漏。

第二，老師們分工協作，非常配合。在科技節開始時，葉展雄老師就跟我說：由于科技節活動內容比較多需要花費較大的精力，所以水火箭比賽的工作主要由我承擔。本著鍛煉自己提升自身教育教學水平的思想，而且在八年級社團活動時我帶著學生也制作過水火箭，于是就答應下來。從查找資料，到宣傳動員，到學隊員報名，到聯系（相關材料的）賣家進行材料購買，到水火箭的制作輔導、學生資料的登記，直至主持比賽等等，做了大量的工作，此外還有葉展雄老師、張占光老師、高峰老師等等給予很多的幫助和指導，有了這些老師的幫忙，設置場地、計分、安全、參賽學生的組織、裁判、評審等方面工作都得到了保證。第三，很受學生歡迎。水火箭比賽既可以活躍學生身心，豐富校園生活，同時也是一個提倡愛科學、學科學、用科學的良機，因此這是一個很有意義的活動。

其次，發現的問題和改進設想。

第一，水火箭的質量問題。由于此前沒有制作水火箭的經驗，導致比賽中不少水火箭的制作質量有問題，不能順利完成比賽（無法得分）。主要故障原因有：

1、部分箭體用大可樂瓶，由于我們的培訓及試射過程都是以500ml瓶為標準的，所以用大可樂瓶的小組得到的相關指導不足或有誤（套用小瓶的參數），結果發射時動力不足或方向失調。改進設想：明年統一用500ml瓶。

2、尾翼安裝太靠前或尾翼過小、尾翼用材過軟，造成方向性差及速度偏快，明年要加強該方面的指導。

3、有兩個小組用不合格的其他飲料瓶，規定必須用雪碧或可樂500ml瓶。

第二，侯賽、比賽選手的安排不夠細致，造成有點亂。明年安排選手在在比賽區外侯賽。或者劃分出一個更大的區域，參賽學生坐下來，未經點名不得離開，賽完必須及時歸位。無論采用哪種方案，都要跟學生強調紀律性，包括發射后撿火箭也必須聽指令等。本次活動這方面不細致，需要吸取教訓并改進。

第三，賽程安排過慢，可以更緊湊。比賽結束后葉展雄組長告訴我說如果能四支火箭一組發射，發射完后四個小組一起撿火箭，下四組準備——這樣賽程會更緊湊，我覺得很對，所以明年我們會再買兩個發射架，感謝領導的支持！第四，得分要求太高，造成不少小組0分，打擊了學生的積極性。比賽后段張占光老師就跟我提到了這個問題，非常感謝，我們明年應該就此作出調整。

第五，由于科技節開始時已經是11月中旬，水火箭制作培訓，網上購買材料，水火箭測試等原因時間拖的有點長，天氣漸冷導致比賽當天天氣很冷，水火箭發射完后地面上都結了冰，有學生因此而感冒的都有，希望以后能早點舉行比賽，最好在夏天。

第六，由于前面的原因，賽程拖得過長，所以總結、頒獎只能延后。

第七，安全方面。出現了兩次水火箭飛向人群的事例，主要是水火箭的制作質量問題，明年要加強指導，做好賽前排查，有問題的必須重做，否則不允許參賽。

第七，在組織工作方面還有不夠，應該發動物理組更多的老師進行協助，使工作開展起來更淡定、有序。

初步總結就發現以上方面，可能有一些我看不到的方面，如果有機會可以向更多的老師和領導請教，看看他們對這次水火箭比賽的評價和意見，那么在眾人的幫助下就可以把以后的活動組織得更好！

2015.12.30

李廣平

榆林市第一中學分校第三屆“科技節”

水火箭比賽活動總結

2015年12月30日