Question

航天事業(yè)的突飛猛進(jìn)，激發(fā)了同學(xué)們探索太空的興趣。某興趣小組在老師的指導(dǎo)下做了水火箭升空實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材有：飲料瓶、氣筒、自行車(chē)氣門(mén)、鐵絲、橡皮塞、水等。水火箭構(gòu)造如圖所示。根據(jù)老師的介紹，同學(xué)們了解到水火箭升空工作過(guò)程如下：在瓶中裝適量的水，塞好瓶塞后放在發(fā)射架上，用氣筒向瓶?jī)?nèi)打氣，瓶?jī)?nèi)上方氣體壓強(qiáng)達(dá)到一定程度，高壓氣體將水和橡皮塞從瓶口壓出的同時(shí)，瓶飛向高空。

（1）水火箭升空原理可利用我們所學(xué)過(guò)的 知識(shí)來(lái)解釋?zhuān)畯哪芰哭D(zhuǎn)化角度來(lái)看，水火箭的動(dòng)能是由 做功，將 能轉(zhuǎn)化來(lái)的。

（2）實(shí)驗(yàn)后小明提出了問(wèn)題：水火箭上升高度與哪些因素有關(guān)呢？

小明猜想：可能與瓶中氣體的壓強(qiáng)有關(guān)；

小華猜想：可能與瓶中水的體積有關(guān)；

小軍猜想：可能與瓶子的形狀有關(guān)；

你認(rèn)為影響因素還有 。（寫(xiě)出一點(diǎn)）

瓶塞塞入深度	淺	深	更深
高度/m	2	5	12

（3）實(shí)驗(yàn)小組通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，瓶塞插入深度不同，瓶塞被沖出前用氣筒充氣次數(shù)不同（設(shè)充一次氣氣量相同），他們選用同一可樂(lè)瓶，瓶中水量為200 mL。通過(guò)站在不同樓層觀察員目測(cè)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄�？紤]到安全做了三次，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：

這可驗(yàn)證水火箭上升高度與 有關(guān)的猜想是正確的。為了驗(yàn)證小華的猜想，請(qǐng)你為她設(shè)計(jì)一個(gè)可行的實(shí)驗(yàn)步驟： 。

（4）實(shí)驗(yàn)小組經(jīng)過(guò)討論思考發(fā)現(xiàn)，瓶塞插入瓶口的深度的加深，其實(shí)是增大了瓶塞與瓶口的 力，從而增大了瓶塞與瓶口的摩擦力，使瓶塞不易壓出，實(shí)現(xiàn)了增大瓶?jī)?nèi)氣壓的目的，請(qǐng)你幫助實(shí)驗(yàn)小組再想一個(gè)增大摩擦力的方法。這個(gè)方法是： 。

Answer 1

以航天事業(yè)發(fā)展引題，主要考查力的作用的相互性、能量的轉(zhuǎn)化以及增大或減小摩擦的方法，涉及到探究實(shí)驗(yàn)的猜想、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等環(huán)節(jié)以及控制變量法等物理學(xué)思想方法。第（1）題，由于力的作用是相互的，高壓氣體給水和橡皮塞一向下的力，橡皮塞給瓶向上的力使瓶升空；在此過(guò)程中，高壓氣體膨脹做功，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為水和橡皮塞的機(jī)械能（動(dòng)能）。第（2）題，據(jù)水火箭升空原理，水火箭上升高度可能與受到阻力有關(guān)，可能與瓶中氣體的壓強(qiáng)有關(guān)，可能與瓶塞氣嘴口徑的大小有關(guān)……此題答案不唯一，但要符合所學(xué)物理知識(shí)以及水火箭升空原理。第（3）題，從表中內(nèi)容看出，瓶塞塞入深度越深，水火箭上升高度越高，改變?nèi)�子插入的深度影響了水火箭上升的高度，�?jù)此以及第（4）題，可知答案為“瓶塞塞入的深度”。為了驗(yàn)證小華的猜想，可據(jù)控制變量法分析，要保持其它的情況不變，只改變裝入瓶?jī)?nèi)水的體積，重復(fù)試驗(yàn)，比較發(fā)射高度即可。第（4）題，加深瓶塞插入瓶口的深度，是通過(guò)增大瓶塞與瓶口之間的壓力來(lái)增大瓶塞與瓶口的摩擦的。要增大摩擦力，可使接觸面變得粗糙，即換用接觸面粗糙的瓶塞即可。