1、1飞天吧，火箭关于纸火箭和水火箭的制作与研究拓展性课程开发案例绍兴市柯桥区马鞍镇中心小学：戚越峰抗日战争胜利 70 周年让我们目睹了我国的空中战士，让我们着热爱航天的心熊熊燃烧。国庆期间又有连续八次的航天发射记录，包括中国，俄罗斯，美国，土耳其，墨西哥五国合力将航天事业推向了一个新的高度。话说我们是谁？我们是一群热爱着航天航空的小小梦想家，我们每星期都会聚在一起交流关于航天的所见所闻。宁静的午后，伴随着雨后清风气息，我们再次来到了 “梦想馆”梦想航天科技院实践基地交流我们的“新见闻” 。“红牛”杯纸飞机锦标赛中一位美国选手用自己设计的纸飞机飞出了 68.3 米，差一点就打破了世界纪录；我观看了
2、今年水动力火箭和“水上漂”的表演，真是太精彩了；虽然不能像鸟儿一样飞翔在蓝天，但是我也希望设计制作一个空气动力的纸火箭来帮助完成梦想，希望能制作一个水火箭让它飞向天空飞天梦，中国梦。为了让我们的航天梦想不在漂浮在空气中，为了让我们的航天梦想扎根在校园的土壤中，我们决定开展一次以“飞天吧，火箭君”为主题的拓展性课程活动。一、研究目的通过纸火箭和水火箭的课程研究，我们让同学们知道如何设计和制作两种火箭模型，体验火箭发射的过程中成功的喜悦 ，体会火箭发射的艰辛和科学设计制作的重要性，从而使同学们对航天、航空产生兴趣，从而培养学生探索身边事物的精神。同时，我们还组织同学收集资料，从而了解火箭的历史、文
3、化、发展史等，让同学们 真正感受到“继承航天梦，延续科学行” 。二、研究计划1.课程内容：了解中国火箭的发展史和历史文化，设计制作和发射纸火箭和水火箭。飞天吧，火箭主题 拓展性主题 课时安排先辈的荣耀 中国火箭发展史 1 课时我们来做纸火箭 1 课时最远“纸火箭君”（一） 1 课时最远“纸火箭君”（二） 1 课时我们的展望创意纸火箭-“吸管火箭” 1 课时多种多样的水火箭 1 课时降落伞水火箭 1 课时源泉的动力飞向宇宙的水火箭 1 课时飞天吧，火箭君主题班会 1 课时进步的力量科技展台 -火箭君 1 课时2. 课程时间：周一下午 1：30-3:00 （每两周开展一次活动）3. 管理分工戚越峰
4、老师：科学指导，为综合实践活动提供各种保障。陈雨辰叔叔：课外顾问，给予同学实践指导，为同学提供各种服务。24.参与人员：“航天梦”科技社社员5.课程社员任务分工“飞天吧，火箭”科学拓展性课程研究小组小组名称 组长 组员 具体工作资料搜索小组 张文文 谢盛广，沈炎 上网查阅有关中国火箭发展史等相关资料纸火箭研发组 陈馨语 周泽华，田瑞 设计、制作、发射纸火箭，研究最远纸火箭水火箭研发组 陈雨欣 张浩泽，潘夏雪 设计、制作、发射水火箭，研究最高水火箭记录创作小组 陈以琳 谢一峰，陶齐 负责整理资料，开展系列宣传活动6.定期组织交流、讨论、分析、汇总（1）每周各小组长将成员的记录表和讨论方案进行汇总
5、登记，然后上交给相关的组。（注：各组非一个独立的部门，各组在各尽其职的同时一起参与火箭全过程。有些组员还将同时兼职另一组得工作。）(2) 小组在实践过程中遇到的一些疑难问题可以自己组织会议进行讨论。（3）每周召开全体人员会议，交流总结前段时间的工作，各组提出问题供大家进行讨论，随即形成问题供大家进一步研究。三、研究过程活动一、先辈的荣耀中国火箭发展史1. 青铜时代-里程碑之一：世界火箭第一人14 世纪末期，明朝的士大夫万户把 47 个自制的火箭绑在椅子上，自己坐在椅子上，双手举着大风筝。他最先开始设想利用火箭的推力，飞上天空，然后利用风筝平稳着陆。不幸火箭爆炸，万户也为此献出了宝贵的生命。但他
6、的行为却鼓舞和震撼了人们的内心。促使人们更努力的去钻研。2.白银时代-里程碑之二：中国第一颗人造卫星东方红一号卫星是我国于 1970 年 4 月24 日发射的第一颗人造地球卫星。按当时时间先后，我国是继苏、美、法、日之后，世界上第五个用自制火箭发射国产卫星的国家。东方红 1 号卫星重 173 千克，由长征一号运载火箭送入近地点 441 千米、远地点 2368 千米、倾角 68.44 度的椭圆轨道。它测量了卫星工程参数和空间环境，并进3行了轨道测控和东方红乐曲的播送。3.黄金时代-里程碑之三：中国航天第一人2003 年 10 月 15 日，神舟五号载人飞船升空；2005 年 10 月 12 日，
7、神舟六号搭载费俊龙，聂海胜两名航天员升空。2008 年 9 月 25 日 21 点 10 分 04 秒 988 毫秒神舟七号搭载翟志刚，景海鹏，刘伯明三名航天员升空。4.白金时代-里程碑之四：嫦娥一号2007 年 10 月 24 日 18 时 05 分，搭载着中国首颗探月卫星嫦娥一号的长征三号甲运载火箭在西昌卫星发射中心三号塔架点火成功发射。5.探月时代-里程碑之五：我和月亮有个约会2010 年 10 月 1 日 18 时 59 分 57 秒，嫦娥一号卫星的姐妹星嫦娥二号，在西昌卫星发射中心发射升空，并获得了圆满成功。此次发射目的主要是实现下一步的月球软着陆进行部分关键技术试验，并对嫦娥三号着
8、陆区进行了高精度成像。活动二、我们的展望纸火箭之旅1.研究背景了解了中国的火箭发展史，让我们十分向往强大的航天事业，我们因此聚集在一起是因为我们每个人都有一个“飞天梦”，我们希望像鸟儿一样飞翔在蓝天，我们希望自己能重现古代科技的力量，我们想要像鲁班的巧手一样制造有好玩有有趣的飞天模型。我们发现一张 A4 纸进行折叠就能变成纸飞机。在我们的科技大赛中好多纸飞机都能飞出 30 到 40米远的距离。那我们能不能用同样的纸来制作一个纸火箭呢？为此我们进行了分工研究。2.时间安排表时间 优秀表现成员 具体学习亮点第一节 谢盛广，沈炎，张文文 设计纸火箭制作方案第二节 周泽华，田瑞，陈雨馨 制作和发射纸火
9、箭，并尝试飞行第三节 张浩泽，潘夏雪，田瑞 研究最远的纸火箭方案第四节 谢一峰，陶齐 负责整理资料，开展系列宣传活动3.“纸火箭君”设计图火箭主体：4火箭发射器：4.“纸火箭君”制作和发射通过资料查找和方案研讨，社长终于在六个方案中选出了一个最佳设计，然后进行了进一步的调整。我们在购买了足够的材料以后，终于开始了纸火箭的制作。从火箭头的制作，火箭主体的拼装，到火箭整体的调试，虽然科学很严谨，很辛苦，但是看着我们自己的纸火箭“宝宝”一步一步的成型，我们的喜悦感和自豪感也油然而生，再看看老师给我们的照片，我都觉得我们都是小小“科学研究员了”。(快看我们的实验服多专业 嘻嘻 ) (组长正在抓典型评判
10、呢) ( 好认真啊 (*_*) )当我们的纸火箭全部成型以后，我们就要让它载着我们的梦想飞上天空了，第一次发射纸火箭好紧张行，到底能不能一次发射成功呢？“呵呵，你先来。”“还是你先来吧”正当大家都犹豫不决的5时候，社长给我们提供了全面的发射过程，让我们一起来学习一下吧：1.将火箭主体放入发射器塑料硬管中2.为发射器塑料瓶加满空气3.手握发射器塑料软管，调整发射角度和方向4.脚用力踩塑料瓶，将空气推入火箭主体5.观察纸火箭飞行轨迹，记录纸火箭飞行距离（这是我们第一次发射火箭，感觉好兴奋，每个人都有好多话要说 嘻嘻）5.最远“纸火箭君”实践研究我们发现自己制作的纸火箭并不能很远，最好成绩也在 18
11、 米左右。这一距离还比不上好一点的纸飞机呢。纸火箭啊，你到底能飞多远？这么点距离真是愧对火箭这个名字。所以我们决定对于如何让纸火箭飞的更远进行进一步的研究：6最 佳 主 身 圆 柱 周 长 选 择 图05101520253010 10.2 10.4 10.6 10.8 11圆 柱 周 长 （ cm）飞行距离（m）飞 行 距 离 （ m）加固火箭主体在以前的发射过程中我们发现空气冲击力非常大，火箭头很容易掉落，导致无法起飞；或者火箭在飞行中受到空气阻力，尾翼，火箭头，主体在空中解体了，好可怜。所以我们首先要做的是加固我们的火箭主体。为了给好的加固它，我们选择了市面上最好的黏贴材料：“3M 牌”双
12、面胶。(*_*) 嘻嘻方法：用全球公认最好的“3M 牌”双面胶对火箭各部分进行无缝连接，然后在 25的恒温箱中放置一天，保证不脱胶，通过多次的拉扯尝试，发现已经很难将火箭各部分拆开，而且还不粘手。（告诉你们个小秘密，胶水都有个粘合期，放置在 25中一天会让胶水更进一步的粘合）减小火箭摩擦力在把火箭主体放入发射器中经常出现主身圆柱体太小很难塞进去，塞好了又摩擦力太大或者主身圆柱体太大太漏风。如何减少火箭的摩擦力，有不会让空气的推动力白白浪费呢？我们测量了发射器塑料硬管的外围周长：10.2cm，我们通过制作了各种不同的火箭主体周长来匹配发射器，通过实际发射情况选择最佳的火箭主身周长。通过尝试测量发
13、现选择 10.6cm 的火箭主身圆柱周长是最佳选择，我们在后面制作中都选择了这一摩擦力最小的周长。设计 120三角旋转尾翼在纸火箭飞行中我们还发现它总是不受控制，一会儿向左偏转飞行，一会儿向右偏转飞行，就像一个刚刚学会飞行的小鸟，让飞行出现了很多的不确定性。小鸟用翅膀来调节飞行，纸火箭却是用后面的尾翼，如何设计最好的尾翼，我们通过查找资料选择了一个有旋转能力的 120三角尾翼。7通过观察不同的飞行方式，最后我们现在了最优的 120三角旋转尾翼，它飞行不但笔直，而且还具有旋转破风能力，帮助纸火箭逆风飞行。最美的飞行轨迹在发射纸火箭是选择一个好的角度，会让纸火箭在天空中划出一个优美的飞行轨迹，这个
14、轨迹让飞行距离变得更远，为了通过实际测量发现“最美的飞行轨迹”我们特意对火箭发射角度进行了专业测量，让纸火箭具备最完美的抛物线。我们通过用量角器控制火箭的发射角度，然后在其他条件一样的情况下发射纸火箭，从而得出最佳的飞行轨迹：通过实验发现，将发射台调整到 30-40左右，发射的纸火箭都比较远，这样的飞行轨迹能飞出最远的距离。为了成功制作一个最远的纸火箭，我们对于如何加固纸火箭，如何减小摩擦力，如何选择最好的尾翼，如何选择最佳飞行角度等进行了实验研究，现在我们基本得出了最佳方案： 8通过这样的设计我们的纸火箭飞出了 48.3m 的距离，相信通过我们不断的反复实践，纸火箭的“尼斯世界”记录也不是梦
15、想。6.创意纸火箭-“吸管火箭”纸火箭不但考验了我们的脑力，而且锻炼了我们的动手实践能力，让我们耐心的去制作，努力的去实践，但是对于其他同学开展这个活动还存在一定的难度：如纸火箭发射台制作麻烦，费时费力；纸火箭发射场地也要求在空旷的操场上等。为了将纸火箭项目推广向全校乃至全镇所以同学，我们又想办法对于纸火箭的各个环节进行了生活化的创新和改进，让同学们利用身边的简易材料也能进行纸火箭的制作。（我们是制作小能手） （让我先试吹一下） （我们为吸管火箭代言）活动三、源泉的动力水火箭之行91.研究背景穿上龙衣、戴上龙帽、擎起龙灯、吹起龙哨、拎起龙桶、吆起龙歌、舞起龙身这个端午节，绍兴上演了一场与众不同
16、、别开生面的消防演习水龙会。“水龙”是旧时绍兴城乡普遍使用的一种木制杠杆式消防器具，状似特大号的腰圆形木水桶，桶的中间装有一个压水器具，一支圆木杠杆横贯其上，左右按压杠杆，水便从铜制龙头嘴中喷射而出。水被压缩以后居然这么大的力量，那我们能不能用它来驱动火箭呢？我们决定好好实践一下。2.设计和制作通过一段时间的资料查找，我们发现了很多种水火箭的制作方法，在加上自己对于火箭推动的理解我们设计了第一代较为简单的水火箭：材料：2 个 2.25L 的可乐瓶、打气筒、剪刀、单面刀片、木塞、球类气针、圆珠笔芯、订书机、双面胶、彩色装饰纸桌布等轻便不透风的材质在制作好水火箭以后，发射就变得非常简单：1、 打开
17、增压阀，向火箭身体内加入一定量的水2、 用增压阀塞紧，防止漏水3、 用打气筒向水火箭中加水，保证空气和水充满内部空间4、 放开水火箭，进行发射10特别提醒：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）。3.多种多样的水火箭我们使用了水火箭进行飞行，发现它飞的好远好远，嗖的一下就飞出了 40 多米，这还是我们第一次尝试呢，实在是太棒了。当然在水火箭发射时由于它尾巴上会喷出大量的水，所以我们都被淋湿了，下次一定要穿上雨衣。看来水火箭的推动力果然比纸火箭强大多了，那
18、如何让水火箭飞的更高更远呢？我们对水火箭从飞的更高，飞的更远，飞的更久三个方面进行了实践研究。直升式水火箭飞的更高一直是我们对于火箭的要求，所以我们首先对火箭如何飞的更高进行了实践研究。首先我们通过对于水火箭内部水位高低对于飞行高度进行了研究发现：通过多次实验发现，向 1000ml 容量的水火箭中加入 300ml 水，火箭飞的最高，所以我们认为，当水量为 1/3 时，水火箭飞的最高。由实验结果看出：水火箭喷水的力量越大，冲力越大，水火箭飞的越高。而在发射水量为 500ml 以上时，水火箭中的水不能全部喷完，这样反而增加水火箭的重量，使水火箭受重力影响而提前坠落了。所以，只有当水火箭内的水位达到 1/3 时，才能飞地更远更高。同时我们也对水火箭的形态进行了研究：为了减小在火箭上升时空气对于火箭的阻力和它本身重量的影响。首先我们将火箭头进行了更加流线形的改变，然它变的更尖更长；然后我们让火箭进行了“瘦身”运动，我们改大可乐瓶位狭长的小可乐瓶，将它变的长长细细，这样它不仅能减小空气阻力还保持了水的推动力。通过上面的调整，我们的火箭已经从普通水火箭变成了为飞的更高的直升式水火箭，火箭突破了45 米的高度关卡，让我们充满了自豪感。远程水火箭
