Question

（2008?宿遷）某物理興趣小組在老師的指導(dǎo)下做了水火箭升空實驗．實驗器材有：飲料瓶、氣筒、自行車氣門、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原理如下：在瓶中裝適量的水，塞好瓶塞后放在發(fā)射架上．用氣筒向瓶內(nèi)打氣，瓶內(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，利用水的反沖作用把瓶推向高空．
（1）水火箭升空原理可利用我們所學(xué)過的

力的作用是相互的

知識來解釋．從能量轉(zhuǎn)化角度來看，水火箭的動能是由

內(nèi)

能轉(zhuǎn)化來的．
（2）實驗后小星提出了問題：水火箭上升高度與什么因素有關(guān)呢？
小星猜想：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

塞子與瓶口的摩擦力大小

（寫出一點）．
（3）實驗小組通過試驗發(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)每一次充入氣量相同），他們選用同一可樂瓶，瓶中水量為300ml．通過站在不同樓層觀察員目測進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄．考慮到安全做了三次，實驗結(jié)果如下：

瓶塞塞入深度	淺	深	更深
高度（m）	2	5	12

這可驗證水火箭上升高度與

塞子的插入深度

有關(guān)的猜想是否正確的．
（4）為了驗證小華的猜想，請你為她設(shè)計一個可行的實驗步驟：

保持其它的情況不變，只改變裝入瓶內(nèi)水的體積，重復(fù)試驗比較發(fā)射高度

．

Answer 1

分析：（1）當(dāng)一個物體對另一個物體有力的作用時，另一個物體也同時對這個物體有力的作用，即力的作用是相互的；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（動能）；
（2）水火箭上升高度還會與受到阻力有關(guān)，據(jù)此猜想；
（3）從表中內(nèi)容看出，改變?nèi)�子插入的深度影響了塞子上升的高度，�?jù)此判斷；
（4）利用控制變量法分析解答，讓瓶中水的體積變化，其他的因素不變，再做實驗驗證．

解答：解：（1）高壓氣體給水和橡皮塞一向下的力，力的作用是相互的，橡皮塞給瓶向上的力使瓶升空；在此過程中，將高壓氣體的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為塞子的機(jī)械能；
（2）水火箭上升高度會與塞子與瓶口的摩擦力大小有關(guān)；
（3）表中數(shù)據(jù)可驗證水火箭上升高度與塞子的插入深度有關(guān)的猜想是否正確；
（4）為了驗證小華的猜想，要保持其它的情況不變，只改變裝入瓶內(nèi)水的體積，重復(fù)試驗比較發(fā)射高度．
故答案為：（1）力的作用是相互的，內(nèi)能；
（2）塞子與瓶口的摩擦力大�。�
（3）塞子的插入深度；
（4）保持其它的情況不變，只改變裝入瓶內(nèi)水的體積，重復(fù)試驗比較發(fā)射高度．

點評：本題考查了學(xué)生對力的作用是相互的、能量的轉(zhuǎn)化的理解，涉及到探究實驗的猜想、設(shè)計實驗等環(huán)節(jié)，屬于難題．