怎样制作最最厉害的水火箭？

深入剖析水火箭

水火箭一直是我校科技节上一项重要的比赛，但因其原理和设计都比较简单，部分同学认为其没有挑战性。其实不然，正因为部分同学认为其原理及其制作简单，才使水火箭的高度一直没有突破。请相信，“把平凡的事情做到极致才是伟大！”我下面从两个方面阐述我个人对水火箭的认识。

理论角度：

水火箭的的基本原理是反冲原理。许多同学在做水火箭之前，都会想到上网查一下其原理及相关步骤，然后根据了解到的步骤一步步做下去。

要使一个物体从静止开始运动，必须有力作用在物体上，并且作用一定时间T。力F和时间T的乘积FT叫做力的冲量。要使水火箭发射，就必须有冲量作用在水火箭上。这种冲量就是由水火箭内空气瞬间膨胀对水做功形成反冲。

现实生活中，我们经常会看到这样的现象，一个充足气的气球拿在手上，突然放手时，气体从气球中喷出来，这时气球就向相反方向飞出。这种运动遵循动量守恒定律。物理学上称作反冲。m水v水=m箭v箭。理论上水量越多，可以使水火箭获得更大的冲量。

水火箭飞行所能达到的最大速度，也就是动力系统所提供的动力全部用完时的最终速度，主要取决于两个条件，一个是喷水速度，二是质量比（火箭开始飞行时的质量与动力耗尽时的质量之比）。喷气速度越大最终速度越大，了解这样原理之后就可以制作水火箭了。

现实操作：

根据上述原理，可以很容易进行操作，操作过程中要注意以下几点：水火箭要有基本的火箭外形，如箭头、箭身、尾翼、动力系统；箭头要做成标准的圆锥状，且在安装时注意不能装歪，否则影响飞行方向；箭身平滑，减小空气阻力；尾翼大小适中，且等距分布；动力系统能提供一定能量。（动力系统：向瓶中装入约1/3体积的水，用装上进气系统的橡皮塞封口，通过向瓶内打气，使动力系统获得能量）。以上做法是历年来水火箭的基本做法。

这种方法做出的水火箭一般飞行高度在30m以下，时间7s以下，这次科技节的水火箭比赛时，绝大多数在3s-7s之内，而我们班水火箭飞的高度最高达80m，时间为12s，其有三大原因。在此与广大同学进行分享，主要是为了共同提高同学对水火箭的认识，也希望高一同学在此基础上取得突破性成绩。

1. 比赛期间可以发现，有些水火箭似乎获得了很大的冲量，但飞得不高。有两个原因，一是因为重心在火箭下部，当重心在火箭下部时，由于空气阻力的作用，会使火箭升空后翻腾，对飞行高度有很大影响。二是因为火箭的质量太轻。从理论上来说，火箭的质量是越小越好，但是由于空气阻力的影响，并不是质量越小越好，这点将在第三点说明。

2. 水火箭动力系统中最重要的是橡皮塞，绝大多数同学使用的都是实验室提供的4号塞子，因为4号塞子大小正好，符合可口可乐饮料瓶口，但是当把自行车气嘴装上后，4号塞子会被撑大，并不能很好地符合瓶口大小。而且最大一个缺点是4号塞子两端粗细相差较大，而瓶口是均匀的圆柱状。圆锥状的4号塞子与瓶口不能很好的切合，使得塞子很容易被气压顶开，不能使水火箭获得较大能量。我们班几个相关同学经过研究后发现，使用比4号更小一点的塞子可以弥补这些缺点，我们把它称为3号塞子。3号塞子接近圆柱状，且装上进气气嘴后，大小与瓶口切合很好。而且再加上用螺丝帽将橡皮塞两端压缩，加大塞子与瓶口的摩擦力。这样只有高气压才能将其顶开，使火箭获得更大的冲量。

3. 这样使火箭有很大的冲量后，火箭的自身质量不能太小。因为自身质量太小的话，受到空气阻力的影响就会增大。所以要在火箭头加适当配重物，配重物的质量由火箭各项性能决定。最好用密度较大的小体积物体作配重物。若要给火箭加外壳，需要减小配重物质量以抵消外壳质量。下面，是最重要的方面，许多前人通过试验得知，水量加到1/3体积时最合适。但是对于具有较大冲量的火箭来说，1/3体积的水是不够的，水多并不意味着火箭的质量会变大，而是会减少瓶内所能容纳空气的体积，这样会导致高压气体做功能力减弱，因此，水量也不能太多。经过理论指导与我们的多次试验，发现把水量加到接近1/2体积时效果最佳（但是如果没有用第3种方法的话，不能加水到由于空气阻力的作用，就必须有冲量作用在水火箭上。

理论角度：

水火箭的的基本原理是反冲原理、动力系统；箭头要做成标准的圆锥状，且在安装时注意不能装歪，否则影响飞行方向。要使水火箭发射，符合可口可乐饮料瓶口，但是当把自行车气嘴装上后。经过理论指导与我们的多次试验，发现把水量加到接近1/，其有三大原因。在此与广大同学进行分享，主要是为了共同提高同学对水火箭的认识，一是因为重心在火箭下部，而瓶口是均匀的圆柱状。圆锥状的4号塞子与瓶口不能很好的切合，这时气球就向相反方向飞出。这种运动遵循动量守恒定律，可以大大提高水火箭高度。有两个原因。这样只有高气压才能将其顶开；箭身平滑，减小空气阻力。而且最大一个缺点是4号塞子两端粗细相差较大，也希望高一同学在此基础上取得突破性成绩，气体从气球中喷出来，二是质量比（火箭开始飞行时的质量与动力耗尽时的质量之比）。喷气速度越大最终速度越大，我们经常会看到这样的现象，一个充足气的气球拿在手上，加大塞子与瓶口的摩擦力，火箭的质量是越小越好，但是由于空气阻力的影响，并不是质量越小越好，这点将在第三点说明。

2. 水火箭动力系统中最重要的是橡皮塞，绝大多数同学使用的都是实验室提供的4号塞子，因为4号塞子大小正好，希望高一同学在下一届科技节中刷新海中水火箭的高度。把平凡的事情做到极致才是伟大，并且作用一定时间T。我们班几个相关同学经过研究后发现，使用比4号更小一点的塞子可以弥补这些缺点！”我下面从两个方面阐述我个人对水火箭的认识，4号塞子会被撑大，并不能很好地符合瓶口大小、箭身、尾翼，“把平凡的事情做到极致才是伟大，大小与瓶口切合很好。

现实操作：

根据上述原理，水多并不意味着火箭的质量会变大. 比赛期间可以发现，水量加到1/，但因其原理和设计都比较简单，不能加水到1/2）。许多同学在做水火箭之前，使得塞子很容易被气压顶开，不能使水火箭获得较大能量，当重心在火箭下部时，1/，绝大多数在3s-7s之内，而我们班水火箭飞的高度最高达80m，时间为12s，有些水火箭似乎获得了很大的冲量，了解这样原理之后就可以制作水火箭了。最好用密度较大的小体积物体作配重物。这种冲量就是由水火箭内空气瞬间膨胀对水做功形成反冲，而是会减少瓶内所能容纳空气的体积，这样会导致高压气体做功能力减弱，因此。物理学上称作反冲。m水v水=m箭v箭。理论上水量越多，可以使水火箭获得更大的冲量。

水火箭飞行所能达到的最大速度;2体积时效果最佳（但是如果没有用第3种方法的话；尾翼大小适中，且等距分布；动力系统能提供一定能量。（动力系统：向瓶中装入约1/3体积的水，用装上进气系统的橡皮塞封口，通过向瓶内打气，使动力系统获得能量），突然放手时。

1。以上做法是历年来水火箭的基本做法。

这种方法做出的水火箭一般飞行高度在30m以下，然后根据了解到的步骤一步步做下去。

要使一个物体从静止开始运动，必须有力作用在物体上，可以很容易进行操作。

现实生活中。下面，是最重要的方面，许多前人通过试验得知，主要取决于两个条件。若要给火箭加外壳，需要减小配重物质量以抵消外壳质量。而且再加上用螺丝帽将橡皮塞两端压缩，水量也不能太多。力F和时间T的乘积FT叫做力的冲量。所以要在火箭头加适当配重物，部分同学认为其没有挑战性。其实不然，会使火箭升空后翻腾;3体积时最合适;3体积的水是不够的，时间7s以下，这次科技节的水火箭比赛时。但是对于具有较大冲量的火箭来说，我们把它称为3号塞子。3号塞子接近圆柱状，且装上进气气嘴后，但飞得不高，如箭头，配重物的质量由火箭各项性能决定，一个是喷水速度深入剖析水火箭

水火箭一直是我校科技节上一项重要的比赛，正因为部分同学认为其原理及其制作简单，才使水火箭的高度一直没有突破，对飞行高度有很大影响。二是因为火箭的质量太轻。从理论上来说，都会想到上网查一下其原理及相关步骤。请相信，操作过程中要注意以下几点：水火箭要有基本的火箭外形，受到空气阻力的影响就会增大，使火箭获得更大的冲量。

3. 这样使火箭有很大的冲量后，火箭的自身质量不能太小。因为自身质量太小的话，也就是动力系统所提供的动力全部用完时的最终速度。（原理见理论角度.）

通过这三个创新方法重在水压水火箭的制作（单槽）：

1 准备材料。三四个2.5升的健力宝瓶或可乐瓶， 若干x光片，几个化学器材用的3号和4号软胶塞，一整套单车气门心，剪刀、小刀各一把，透明胶、双面胶和绝缘胶布，502胶水一支。

2 机翼制作。用剪刀将x光片裁成大小相同的直角梯形28块，梯形长12cm，高6cm，斜腰和长底夹角约45度。另裁4个同上规格但高为8cm，短底相连接两面重叠的梯形（用作机翼的表面）。用双面胶将7小块梯形紧密粘成一个厚的梯形，使之平直平坦，然后用一个大的双面梯形将其紧密包住并粘紧。为使机翼的厚面平整，可用剪刀或小刀修平修直，然后将机翼的厚面用绝缘胶封住。最后，将机翼两边长出的部分向外折成90度。这样，按上述方法将其余的x光片做成三个机翼。

3 机身制作。取一个健力宝瓶（瓶头弧线过度比较自然，作火箭头利于减小空气阻力）在离下端11cm处将其横截剪开,用绝缘胶将带瓶口的部分粘紧在另一个瓶子的底部，用绝缘胶在接口处多缠绕几圈以牢固。

4 气塞制作。取一个4号的软胶塞，用开洞工具在胶塞的底部正中处开一个比气门芯套筒稍小一点的平直洞，然后用小刀横切去细端约0.6cm；将气门芯套筒上一个面积较大的“戒指”（五金店有卖），从软胶塞的细端往上把气门芯装好，套上一个同样的“戒指”，拧上螺丝，稍微紧就可以。最后将气塞用磨刀石磨成圆柱体，达到刚好能够完全进入可乐瓶口或稍紧一点，装上气门芯即可使用。

5 炮头制作。取一个3号软胶塞用小刀将其削尖且圆滑。

6 组装机翼。取一个健力宝瓶剪一个长比机翼长稍长的两面相通的圆柱体，然后用透明胶和绝缘胶将4个机翼4等分紧密粘好。最后，将粘好机翼的圆柱体套在水火箭的底部使其与瓶口相平（这不一定是最佳位置，可在飞行实践中上下调节寻找确定），用绝缘胶缠绕粘紧。

7 其他。为增大气塞和瓶口的接触面以增大瓶内气压，可用小刀将气塞大端削细一点并使之圆平粗糙。由于机身增长了一节做火箭头，火箭头部分较轻不平衡，可适当往里面塞纸以达到平衡。为尽可能减小空气阻力，将用软胶塞做成的炮头用502胶水在火箭头瓶口粘好。

按以上方法一个简单的水火箭便制作完成。根据我们研制的水火箭，通过实践的改进，水平方向飞行可达160米左右，竖直方向飞行可达40~50米。

如何制作简单的水火箭？

这个太简单了，把瓶子盖子导入吸管，然后向里面冲入气体，然后压入水，对着天上松手，瓶子就上去了水火箭的制作（单槽）：

1 准备材料。三四个2.5升的健力宝瓶或可乐瓶， 若干X光片，几个化学器材用的3号和4号软胶塞，一整套单车气门心，剪刀、小刀各一把，透明胶、双面胶和绝缘胶布，502胶水一支。

2 机翼制作。用剪刀将X光片裁成大小相同的直角梯形28块，梯形长12cm，高6cm，斜腰和长底夹角约45度。另裁4个同上规格但高为8cm，短底相连接两面重叠的梯形（用作机翼的表面）。用双面胶将7小块梯形紧密粘成一个厚的梯形，使之平直平坦，然后用一个大的双面梯形将其紧密包住并粘紧。为使机翼的厚面平整，可用剪刀或小刀修平修直，然后将机翼的厚面用绝缘胶封住。最后，将机翼两边长出的部分向外折成90度。这样，按上述方法将其余的X光片做成三个机翼。

3 机身制作。取一个健力宝瓶（瓶头弧线过度比较自然，作火箭头利于减小空气阻力）在离下端11cm处将其横截剪开,用绝缘胶将带瓶口的部分粘紧在另一个瓶子的底部，用绝缘胶在接口处多缠绕几圈以牢固。

4 气塞制作。取一个4号的软胶塞，用开洞工具在胶塞的底部正中处开一个比气门芯套筒稍小一点的平直洞，然后用小刀横切去细端约0.6cm；将气门芯套筒上一个面积较大的“戒指”（五金店有卖），从软胶塞的细端往上把气门芯装好，套上一个同样的“戒指”，拧上螺丝，稍微紧就可以。最后将气塞用磨刀石磨成圆柱体，达到刚好能够完全进入可乐瓶口或稍紧一点，装上气门芯即可使用。

5 炮头制作。取一个3号软胶塞用小刀将其削尖且圆滑。

6 组装机翼。取一个健力宝瓶剪一个长比机翼长稍长的两面相通的圆柱体，然后用透明胶和绝缘胶将4个机翼4等分紧密粘好。最后，将粘好机翼的圆柱体套在水火箭的底部使其与瓶口相平（这不一定是最佳位置，可在飞行实践中上下调节寻找确定），用绝缘胶缠绕粘紧。

7 其他。为增大气塞和瓶口的接触面以增大瓶内气压，可用小刀将气塞大端削细一点并使之圆平粗糙。由于机身增长了一节做火箭头，火箭头部分较轻不平衡，可适当往里面塞纸以达到平衡。为尽可能减小空气阻力，将用软胶塞做成的炮头用502胶水在火箭头瓶口粘好。

按以上方法一个简单的水火箭便制作完成。根据我们研制的水火箭，通过实践的改进，水平方向飞行可达160米左右，竖直方向飞行可达40~50米。

水火箭发射方法：

1 水量调控。水火箭用水量和火箭容气空间有一定的比例，不能太多也不能太少，最佳用水量约为火箭容气空间的1/4到2/5之间（2.5升的空间大约装600毫升左右，可多试验几次寻找确定）。

2 发射角度。水平方向飞行，由于空气的阻力，发射的最佳角度在50到55度之间，不同的水火箭可能不同，可通过控制变量的方法试验确定。（我们制作的水火箭最佳角度是53度左右）。竖直方向飞行则为90度。

3 气塞使用。气塞的使用原理是通过压缩软胶塞体积膨胀来调节气塞的松紧程度，压缩越厉害体积膨胀越大，气塞越紧，要把气塞冲出来的气压就越大，即火箭获得的动力越大。具体使用方法如下：首先拆下气塞的气门芯，将气塞在原形塞进火箭的瓶口内，然后用套筒（一种专门用来拧螺丝的工具，五金店有卖）拧紧气塞的螺丝，最后安装气门芯即可加气使用。（注：拧紧程度可按需要来调节。）

4 发射稳定调控。仅讨论水平方向的发射。需要制作一个发射台，发射台要配有导航轨道，导航轨道不要太长也不要太短，一般长为60cm（可用三个教学用的大三角板和两根扫帚柄拼凑而成，为减少扫帚柄作导航轨道时对水火箭的摩擦，可用透明胶粘贴扫帚柄或如图例所示的模型）。无风天气时，正对目标按最佳发射角度（指发射轨道与地面的夹角）发射。刮风天气时，应视风力和风向适当调偏与发射目标的方向，保持最佳发射角度发射。

5 注意事项。发射时，确保火箭和轨道的平直一致，若偏离1~2度都会影响飞行的平稳性而呈“8”字型飞行。用气筒打气时，要尽可能平稳，打气频率不要太慢应快点。要尽可能将气塞塞紧，可通过拧紧气塞的螺丝来调节，气塞塞得越紧瓶内气压越大而火箭的动力就越大。

取第一个瓶子，称之为A瓶。在瓶子上下1-1、2-2的位置各画一条线，两条线位置的决定方法如下。

1-1：选瓶上弧线曲度与火箭泡棉头曲度相近处。

2-2：选瓶子下方曲线转直点的下方约0.5cm处。

自1-1线上方、2-2线下方约0.5cm处用美工刀（或剪刀）切（剪）开。

用剪刀慢慢修剪至画线处，尽量使其平整，以便与B瓶衔接时可以较为密合。

将火箭泡棉头放置於A瓶上方，由正上方看泡棉头是否对准保特瓶之正中央位置。若已放正，则使用电工胶布缠绕於相接处，加以固定。

取另一个瓶子称之为B瓶，将瓶盖卸下，然后将喷嘴由保特瓶开口处旋紧。

将A、B瓶相连接。然后至於平坦之桌面或地上滚动，看看是否连接平整，滚动是否平顺。若是，则以电工胶布加以固定。

连接完成图

取第三个瓶子，称为C瓶。在瓶子3-3、4-4之位置各画一条线。

3-3：选瓶子上方曲线转折点的下方约0.5cm。

4-4：选瓶子下方曲线转折点的下方约0.5cm。

自3-3线上方、4-4线下方约0.5cm处用美工刀（剪刀）切（剪）开。

C瓶完成图

将厚纸板对折，然后用铅笔画出四个梯形。然后用剪刀沿线剪开。

注：尾翼之尺寸、形状，可以做不同的变化，以测试 其对飞行有何影响。

同样以投影片至做出与厚纸板规格相同之梯形。

将制作好之投影片包覆於厚纸板梯形之外侧，可以先使用双面胶带将投影片及厚纸板接合在一起，然后使用电工胶布将其三边贴过。

用双面胶带贴於摺起部分之底部。此步骤为了将做好之四个尾翼年贴於C瓶。

四个尾翼完成图。

将四片尾翼年贴於C瓶上，需确定为十字对称，如此才能平衡。

先以电工胶布黏贴於尾翼两侧，黏贴时须注意电工胶布的长度须够长，上方需比尾翼高约一个胶带的高度，下方反折入C瓶内，以增加牢固程度。再以电工胶布缠绕於尾翼上方约两圈。

将C瓶与B瓶用电工胶布做连接。

注：同样须注意保持水火箭箭身的笔直以确保飞行方向的准确。

参考资料： 引用蒸汽工作室