资源简介

火箭模型的实践与探究
——综合实践活动成果汇报课教案
【整体活动背景】
近年来，我国航天科技飞速发展，2013年12月“嫦娥三号”登月探测器成功着陆月球，2016年9月“天宫二号”空间实验室成功发射，并在轨运行，2016年10月“神舟十一号”载人飞船成功发射，且飞行时间长达33天，这些飞行器的发射都离不开火箭。航天科技的最新发展，使得学生对火箭技术产生了强烈的兴趣，迫切的想了解火箭的结构和运行原理，为了满足学生的这种愿望，特设计本综合实践活动方案。
【整体活动目标】
知识与技能：
1．了解火箭的发展史及认识常见的火箭模型。
2．熟悉火箭模型的零部件，掌握火箭模型的拼装流程。
3．理解火箭各部件的设计原理及火箭运行的原理。
4．掌握火箭模型的发射过程。
5．掌握自制纸火箭的步骤。
过程与方法：
1．经历网络查阅火箭发展历史的过程，锻炼信息的搜集、整理能力。
2．经历火箭模型的拼装过程，发展看图能力、动手能力。
3．经历火箭模型的探究过程，掌握基本的科技探究方法，提高发现问题、解决问题的能力。
4．经历火箭模型的发射过程，掌握火箭模型的发射方法。
5．通过纸火箭的制作过程，锻炼学生的动手能力和创新能力。
重难点：
1.体验动手的艰辛与曲折，感受最终成功的喜悦。
2.培养对科学技术的兴趣，树立在科技方面的创新意识。
3.培养学生小组合作、交流的习惯，养成顽强的科学精神。
【本节课活动内容】
本节课进行本综合实践活动成果汇报。
【本节课活动目标】
1.通过成果展示和交流，促进学生进一步合作学习，达到经验和智慧的分享。
2.通过交流互动，使学生学会倾听，学会发现，学会提问，培养学生深入探究问题的能力。
3.通过成果展示和交流，培养和发展学生的展示、表达和交流能力，变得更加自信。
【活动准备】
幻灯片、展示道具等。
【活动过程预案】
一、课题组长介绍本课题的基本情况
火箭模型是同学们非常感兴趣的一种科技模型，仅仅套材火箭的拼装已经不能满足同学们的求知欲，所以本课题组将开展综合实践活动“火箭模型的是实践与探究”，对火箭模型进行深入的学习。
课题组长是黄雅婷，职责是安排任务、督促进度、收集资料。
为了更深入的开展活动，分为三个子课题。
子课题1：探寻火箭的发展史
负责人：黄雅婷；
子课题2：探究火箭模型的结构与发射原理
负责人：王芷萱；
子课题3：设计并制作纸火箭模型
负责人：方天辰。
二、子课题1负责人介绍本子课题的研究情况及成果
（1）
活动方式
主要包括网络查询、互动交流、小组讨论等，
（2）
介绍火箭产生于中国
火箭是历史悠久的投射武器，中国古代的火箭就是现在火箭的鼻祖。早在宋理宗绍定5年（约公元1232年）宋军保卫汴京时便已用来对抗元军，后来火箭技术经由阿拉伯人传至欧洲。
（3）
介绍古代火箭
1.
弓火药箭是最早的火药火箭出现在北宋初年，它已有箭头、箭杆、箭羽和火药筒四大基本部分。分别对应现代火箭的、战斗部、箭体结构、稳定系统、推进系统。
2.
百虎齐奔是多管火箭，它是古代的喀秋莎火箭炮，发射器中带有多发火箭弹。实行多发齐射，增加射击密度，迄今仍是提高无控火箭杀伤威力的基本途径。
3.
神火飞鸦是最早的并联有翼火箭。
4.
火龙出水是最早的二级火箭。
5.
飞空砂筒史最早的自动返回火箭。
6.
大明史嘉靖年间，万户进行最早的火箭载人升空试验，成为载人飞行先驱，现在月球和火星均有以其名字命名的环形山。
（4）
介绍现代火箭
1.
现代火箭的奠基人是齐奥尔科夫斯基，它在1903年发表了世界上第一部喷气运动理论著作《利用喷气工具研究宇宙空间》，提出了液体推进剂火箭的构思和原理图。
2.
1923年赫尔曼·奥伯特发表了经典著作《飞往星际空间的火箭》（The
Rocket
into
interplanetory
），第一次用数学阐明了火箭如何获得脱离地球引力的速度（1929年经过修改和充实改名《通向航天之路》），对早期火箭技术的发展有较大影响。
3.
1926年3月16日，罗伯特·高达德在美国马萨诸塞州奥本镇发射了世界第一枚现代火箭，它是液态燃料火箭。
4.
1931至1937年，格鲁什科Valentin
Glushko在列宁格勒的气体动力实验室进行了最大规模的火箭引擎设计。在充足的资金和良好的人员经营下，他领导制出100枚实验性火箭。这项工程包含了再生冷却，自燃点火以及包括旋转及双推进混合设计的喷油器。
5.
1936-1944年德国冯·布劳恩带领科研小组研制出第一种实用火箭V2系列火箭。
（5）
介绍现代火箭的用途
现代火箭有两种的用途一是导弹，二是运载火箭。
1.
导弹的介绍
（1）
导弹按射程可分为：洲际导弹、远程导弹、中程导弹和近程导弹。按飞行方式可分：为弹道导弹和巡航导弹；按用途分为地地、地空、舰地、舰空、舰舰、空第、空空、空舰、潜地、潜舰。
（2）
中国有名的导弹有：红旗系列导弹、东风系列导弹、鹰击系列导弹、巨浪系列导弹.
（3）
美国有名的导弹有：标准系列导弹、三叉戟系列导弹、战斧系列导弹、民兵系列导弹.
（4）
俄罗斯有名的导弹有：白杨系列导弹、R系列导弹、山毛榉系列导弹、S系列导弹.
（5）
印度有名的导弹有：烈火系列
2.
运载火箭的介绍
（1）
著名的运载火箭
中国：“长征”系列。
苏联：“东方号”系列火箭、“安加拉”
系列火箭、“能源号”
系列运载火箭、“质子号”
系列运载火箭、“联盟号”
系列运载火箭。
美国：“大力神”系列运载火箭、“德尔塔”系列运载火箭、“雷神”系列运载火箭、“宇宙神”系列运载火箭、“土星”系列运载火箭。
欧洲：“阿里安”系列。
日本：“H”系列运载。
（2）
世界各国大推力火箭
中国：长征五号运载火箭起飞质量约620~850吨,近地轨道运载能力10~25吨。
欧洲：阿里安5运载火箭、起飞质量240~470吨、近地轨道运载能力7～11t。
日本：H2B运载火箭、起飞重量531吨、近地轨道运载能力8吨。
俄罗斯：安加拉运载火箭起飞重量759吨，起飞推力约1372吨，近地轨道运载能力24.5吨。
美国：战神I-X运载火箭，起飞重量816吨，起飞推力1360吨，近地轨道运载能力25吨。
俄罗斯：能源号运载火箭，起飞质量约2400吨，起飞推力3500吨，近地轨道运载能力108吨，1988年最后一次发射。
美国：土星5号运载火箭，起飞重量3038吨，起飞推力3408吨，近地轨道运载能力118吨，1973年最后一次发射。
三、子课题2负责人介绍本子课题的研究情况及成果
（1）
介绍主要活动方式
主要包括网络查询、实物研究、互动交流、小组讨论等，
（2）
介绍研究载体
我们以“东风一号”火箭模型为例进行研究，它的零部件有：头锥、导向管、箭体、尾管、尾翼、降落伞、卡钩、伞绳等。
（3）
介绍火箭模型的原理
1.
为什么火箭能飞呢？
力作用在物体上会产生加速度，持续一定时间，物体就有了速度的增加量。一个物体在内力的作用下分成两个部分，一部分在内力的作用下向某个方向有速度的增加量，则另一部分则必然向相反的方向有速度的增加量，这个现象叫做反冲运动，用公式描述为：M1V1=M2V2。
大家请看利用灭火器动力的气体反冲运动视频
火箭就是利用气体做反冲运动而上升的。当火箭发动机被点燃后，它瞬间产生高温高压气体，这些气体告诉向后喷出，根据反冲运动原理，火箭的箭体就获得向前的速度。
为什么火箭的头锥是尖的？物体在空气中运动受到的阻力，与物体运动速度的大小有密切关系：物体的速度低于200米/秒时，可认为阻力与物体速度大小的平方成正比；速度达到400～600米/秒时，空气阻力和速度大小的三次方成正比；在速度很大的情况下，阻力与速度大小的高次方成正比。而火箭的速度是非常快的，所以火箭的阻力是非常大的。这时前段越尖破空能力就越强，可以有效的减小它们在飞行中空气带来的阻力。
2.
火箭的尾翼除了让火箭能站立例外还有什么作用呢？
尾翼是火箭的主要稳定系统。它在飞行中气动力的作用下,使箭体压力中心后移,产生一利,稳定力矩,避免箭体翻滚,从而保证箭体按发射轨所初导的方向飞行。
3.
火箭模型的发动机是怎样工作的？
火箭火箭发动机有两次点火过程。
（1）第一次点火工作。点火后推进剂燃烧，瞬间产生大量高压气体，向后喷射过程中，火箭升空。
（2）火药第二次点火工作。火药第一阶段燃烧完成，火箭上升到一定高度，这时延时剂燃烧，不产生推力，然后火箭第二次点火，弹射剂燃烧，向火箭内部喷出大量气体，火箭头锥被喷出，头锥把降落伞带出。
4.
火箭模型的降落伞起什么作用？
降落伞打开后产生很大的空气阻力，有效的降低火箭模型的下降速度，避免砸伤人员和避免砸坏器材。
5.
火箭发动机的点火头如何工作的？
模型火箭发动机使用的点火装置，实际上是一个电点火头，由导线、电阻丝、热敏火药组成。电点火头通常经过喷管插入推进剂药柱内孔中，当按动点火按钮时，整个点火电路瞬间的电流很大，电阻丝短时间被加热到点燃热敏火药的温度。
请看点火头的工作视频。
四、子课题3负责人介绍本子课题的研究情况及成果
（1）
介绍主要活动方式
主要包括自主设计、互动交流、动手操作
（2）
介绍纸纸火箭的制作过程。
1.
制作工具及材料
直径2.2cm的薄钢管、固体胶、A4纸、物理实验室打点计时器用的纸带、液体胶水、双面胶、硬卡纸、透明胶带、28cm
35cm的保鲜袋
2.
零部件制作过程
（1）
制作箭体
用A4纸绕着薄壁钢管卷，边卷边用固体胶涂，要保证边缘整齐，每一个箭体卷三张纸。
请看实物演示
（2）
制作头锥
A.
准备宽度为的物理实验室打点计时器用的纸带卷4根，纸带长80cm，宽1.6cm；
B.
把纸带实心卷起来，卷到直径为2.2cm的时候停止，用固体胶固定尾部；
C.
用套材火箭的头锥顶住上面纸卷的中心，然后缓慢用力推出头锥的形状；
请看实物展示
（3）
制作尾翼
设计机翼形状尺寸。先根据“东风一号”的尾翼实物，画出大致图形，然后出于方便制作的考虑进行简化，最后得到设计图样；
A.
因为尾翼和箭体要有1cm连接的边缘，所以硬卡纸上要画出5.5cm
7cm的矩形，然后用直尺、美工刀、垫板切割；
B.
对折卡纸，然后用两把钢直尺折出尾翼和箭体的粘接边缘，再用双面胶把主体部分粘合起来，
C.
按照图样尺寸在对折好的卡纸上画出右上角和左下角的斜线，然后用剪刀减掉两个多余的角，这样一片尾翼就做好了；
D.
用同样的方法做出另外两片尾翼；
请看实物展示
（4）
制作降落伞
A.
把50cm
29cm的保鲜袋拆开，得到48
58的矩形薄膜一张；
B.
把矩形薄膜两次对折，然后四次对折原矩形几何中心O为顶点的那个直角；用剪刀在离顶点24cm的地方剪断，摊开，就可以得到半径为24cm圆形薄膜，然后用记号笔均匀取六个伞绳连接点；
C.
用制作“东风一号”降落伞的方法制作纸火箭的降落伞。
请看实物演示
（5）
制作导向管
截取一段长度为3cm直径为4mm的塑料吸管作为导向管，安装在箭体中部，对齐纸张边缘，以确保导向管与箭体轴线平行。
（6）
制作花泥活塞
花泥既不能太近也不能太松，
请看实物演示
（3）
纸火箭的拼装
1．
安装模型火箭发动机
发动机的直径比纸筒箭体要小一些，所以要在发动机外面卷几层纸。要通过尝试才能让让发动机恰好赛进去（把一张A4纸纵向切割成四份刚刚好，最后一张纸切割成梯形再卷），使之与箭体既不太紧又不太松，发动机末端与箭体尾端平齐，最后用快干胶粘合起来，防止发动机在空中脱落。
2．
安装尾翼
把制作好的三个尾翼各成120°用双面胶粘接在箭体尾端上，保证尾翼的翼面与箭体轴线平行，安装好后火箭能竖直放置。
（1）把三个尾翼贴上双面胶，第一片尾翼要沿着箭体上的纸张边缝黏贴；
（2）沿着第一片尾翼的上端用纸带卷出一个纸带环，这样可以让余下的两片尾翼上端高度相同，用笔标记出剩下两片尾翼在圆周上的大概位置；
（3）黏上另外两片尾翼，检查无误后用快干胶加固。
3．
安装导线管
竖直安装在箭体中部且所在竖直线在两片尾翼中间位置。
4．
连接降落伞
（1）纸火箭的头锥没有堵盖，所以先把弹性绳和伞绳连接起来，并把与伞绳连接的那一端与两端段医用胶带横向连接起来，并用订书机订起来，然后把医用胶带黏贴在头锥内部，并快干胶加固；
（2）用订书机把弹性绳的另一端和医用胶带纵向连接起来，然后将胶布粘接在箭体内壁，距箭体出口3cm处，用铅笔或细棒用力压紧。
5．
合拢头锥
拢头锥完成纸火箭的制作。由于纸火箭的强度和韧性都弱于套材，所以所有操作都要动作轻柔。
（4）
火箭的发射
1．
发射过程需准备发射架和点火器；
2．
然后安装火箭，拨出点火器的报销后，安装火箭；
3．
最后在所有人员撤离到安全距离后，按动点火开关。
请看发射视频
五、课题负责人总结
通过这次活动，整体课题小组的成员都觉得很有收获，我们掌握了文献检索法、体验了科学探究过程、经历了设计与制作过程，这些都是我们再传统课堂中无法获得的。
O

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