Question

2．火 箭
中國科學(xué)技術(shù)館新館，中國古代傳統(tǒng)技術(shù)展廳，陳列著反映中華民族燦爛文明成就的珍品，介紹四大發(fā)明及天文、陶瓷、建筑、青銅、冶鑄、紡織、刺繡、中醫(yī)中藥、機(jī)械、手工藝等學(xué)科內(nèi)容．并陳列有古代的火箭、戰(zhàn)船，天文學(xué)的渾儀、簡儀，設(shè)計(jì)精巧的水磨、水車、指南針等．
中國人首先發(fā)明火箭這樣一個事實(shí)已經(jīng)被世界所公認(rèn)．宋朝的時候出現(xiàn)了很多煙花爆竹，這些爆竹也是噴氣式的原始火箭．明朝時期的毛元儀在他的著作里面就記載了30多種火箭的基本原理和結(jié)構(gòu)，其中有飛火飛天、火龍出水等．中國是從明朝開始發(fā)射火箭的，大明史嘉靖年間，萬戶進(jìn)行最早的火箭升空試驗(yàn)（如圖1所示），成為現(xiàn)代載人飛行先驅(qū)，現(xiàn)在月球和火星均有以其名字命名的環(huán)形山．
現(xiàn)代火箭的飛行原理與萬戶的飛行試驗(yàn)原理基本相同．
現(xiàn)代火箭大多是利用噴氣發(fā)動機(jī)升空的，噴氣發(fā)動機(jī)將推進(jìn)劑貯箱或運(yùn)載工具內(nèi)的反應(yīng)物（推進(jìn)劑）燃燒后變成高速氣流，高速氣流對火箭產(chǎn)生巨大的反作用力使火箭加速升空．
最常見的火箭燃燒的是固體或液體的化學(xué)推進(jìn)劑．推進(jìn)劑燃燒產(chǎn)生熱氣，通過噴口向火箭后部噴出高速氣流．火箭自帶燃料和氧化劑，而其他噴氣發(fā)動機(jī)僅須攜帶燃料，燃料燃燒所須的氧取自空氣中．所以，火箭可以在地球大氣層以外使用，而其他噴氣發(fā)動機(jī)不能．
人類要在太空中走的更遠(yuǎn)，就需要不斷提高火箭運(yùn)行速度增大推力，科學(xué)家們?yōu)榇俗隽舜罅康难芯亢头磸?fù)的實(shí)驗(yàn)．提高火箭運(yùn)行速度和增大推力的主要措施包括：減小火箭質(zhì)量（例如三級火箭升空過程，燃料燃盡后逐級脫落，以減小火箭的質(zhì)量）、增大噴出氣流的速度、改善推進(jìn)劑等．
火箭遠(yuǎn)離地球后，質(zhì)量和重力影響不斷下降，火箭速度也因此越來越快．
從1970年4月，長征一號火箭成功發(fā)射東方紅1號衛(wèi)星開始到現(xiàn)在，我國火箭研究與應(yīng)用處于世界領(lǐng)先水平，火箭的穩(wěn)定性和運(yùn)載能力等各項(xiàng)性能都大大提高．
（1）火箭發(fā)射升空是將燃料燃燒時釋放的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械 能；
（2）萬戶成功加速升空過程中，萬戶與他的座椅是靜止的（選填“運(yùn)動”或“靜止”）；
（3）某科技活動小組利用可樂瓶等材料制作的水火箭如圖2所示，小組同學(xué)為了探究影響水火箭飛行高度的眾多因素，做了多項(xiàng)探究實(shí)驗(yàn)，其中包括：探究改變膠塞與可樂瓶的松緊程度對水火箭飛行高度的影響．請你簡要寫出與他們目的相同的探究實(shí)驗(yàn)：水火箭的水平飛行距離與裝水量是否有關(guān)（一個即可）．

Answer 1

分析 （1）火箭升空是要燃燒燃料的，燃燒燃料的過程是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程；噴氣式發(fā)動機(jī)是熱機(jī)的一種，是將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置；
（2）研究對象的運(yùn)動情況是怎樣的，就看它與參照物的相對位置是否變化．
（3）從火箭的水平飛行距離的不同，結(jié)合控制變量法分析，知道影響水火箭的水平飛行距離的因素是什么，從而能了解這個實(shí)驗(yàn)方案的研究的問題．

解答 解：（1）火箭噴氣式發(fā)動機(jī)靠燃燒燃料獲得內(nèi)能，將燃料燃燒的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭運(yùn)動的機(jī)械能．
（2）萬戶相對于固定座椅之間的位置沒發(fā)生變化，所以萬戶相對于座椅是靜止的；
（3）實(shí)驗(yàn)時，是在容積為2000ml的可樂瓶內(nèi)裝上不同體積的水，每次發(fā)射的角度均為20°，這樣控制不變的因素有：可樂瓶的容積、發(fā)射的角度；改變的因素是可樂瓶內(nèi)裝的水的體積；所以實(shí)驗(yàn)探究的是：水火箭的水平飛行距離與裝水量是否有關(guān)？
故答案為：（1）機(jī)械；（2）靜止；（3）水火箭的水平飛行距離與裝水量是否有關(guān)．

點(diǎn)評 此題考查的是熱機(jī)的一種---噴氣式發(fā)動機(jī)的原理，是一道熱學(xué)的基礎(chǔ)題．