導(dǎo)語：探究水火箭發(fā)射的高度物理教案一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

一、發(fā)現(xiàn)問題

在講授了(必修加選修)高二《物理》第八章“動(dòng)量”之后，同學(xué)們對動(dòng)量守恒的理論產(chǎn)生了濃厚的興趣，想探究一下該理論的科學(xué)性。于是在班長的帶領(lǐng)下，物理興趣小組的同學(xué)們按照動(dòng)量守恒的條件，利用塑料飲料瓶制作了大大小小的“水火箭”十多個(gè)。經(jīng)過試射，全部發(fā)射成功。同學(xué)們都非常高興。但是C同學(xué)卻提出了一個(gè)問題：“我制造的‘環(huán)保1號(hào)水火箭’發(fā)射了五次，但每次發(fā)射的高度不一樣，有時(shí)低有時(shí)高，這是什么原因呢?怎樣才能讓‘水火箭’每次都發(fā)射得很高呢?”劉老師聽了C同學(xué)的發(fā)言后說：“這說明我們還沒有把握制約‘水火箭’發(fā)射高度的因素。”聽了老師的話，大家覺得有理，于是集體決定，下一步就來研究“水火箭”發(fā)射的高度到底與哪些因素有關(guān)。

二、大膽猜想

在班長的主持下，召開了一個(gè)研討會(huì)，內(nèi)容是“制約‘水火箭’發(fā)射高度的因素有哪些?！背毯＊{同學(xué)說：“‘水火箭’發(fā)射高度與‘水火箭’自身的質(zhì)量有關(guān)。”

生Z：與瓶內(nèi)的氣壓有關(guān)。

生W：與瓶中灌水的質(zhì)量有關(guān)。

生T：與“水火箭”的外部形狀有關(guān)。

生V：與瓶口的橡皮塞和金屬氣門的質(zhì)量有關(guān)。

上述同學(xué)在提出自己的假設(shè)之后，都對假設(shè)的“因素”進(jìn)行了推理和驗(yàn)證，提出了自己的理論依據(jù)。

下面僅舉一位同學(xué)的假設(shè)與求證。

假設(shè)：“水火箭”發(fā)射的高度與“水火箭”的質(zhì)量有關(guān)。

求證：設(shè)“水火箭”自身的質(zhì)量為m1，發(fā)射速度為v1。所謂“水火箭”的發(fā)射速度是指水、塞和氣門噴出時(shí)“火箭”向上的即時(shí)速度。被高壓氣體向下噴出的水、橡皮塞和金屬氣門總質(zhì)量為m2，噴射物向下噴射的速度為v2。由動(dòng)量守恒定律有：

m1v1+m2(-v2)=0

∴v1=m2v2/m1

說明：v1與m2、m1、v2有關(guān)。

如果m2、v2保持不變，則“水火箭”發(fā)射時(shí)的速度與自身的質(zhì)量成反比，即：m1越小，v1越大，v1越大，發(fā)射越高。

故“水火箭”的發(fā)射高度與“水火箭”的質(zhì)量有關(guān)，即m1越小，發(fā)射越高。

(劉老師在研討會(huì)上對同學(xué)的大膽假設(shè)與推理給予了點(diǎn)評，并鼓勵(lì)大家通過實(shí)驗(yàn)來檢驗(yàn)自己假設(shè)的正確性。)

三、實(shí)驗(yàn)探究

會(huì)后，全班分成四個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，開展了認(rèn)真而細(xì)致的實(shí)驗(yàn)探究活動(dòng)。各組根據(jù)自己的假設(shè)，分別進(jìn)行了對比發(fā)射實(shí)驗(yàn)。下面，記錄了第一實(shí)驗(yàn)小組進(jìn)行探究性實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的過程。

該小組的組長說：“我推出‘水火箭’發(fā)射速度公式v1=m2v2/m1，應(yīng)該是正確的。我們來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明‘水火箭’質(zhì)量m1越小，發(fā)射速度v1越大，發(fā)射越高?！?/p>

生M：在研究一個(gè)變量與幾個(gè)變量的函數(shù)關(guān)系時(shí)，我們可以選用兩個(gè)形狀、大小完全相同，里面灌水的質(zhì)量、橡皮塞和氣門的總質(zhì)量m1相同的“水火箭”，將其中一火箭瓶頸上綁上一塊環(huán)形鐵塊，使兩個(gè)“火箭”的質(zhì)量不同，進(jìn)行發(fā)射對比實(shí)驗(yàn)。

生X：你的假設(shè)實(shí)驗(yàn)只控制了一個(gè)變量m2不變，還有水、塞子和氣門向下噴出的速度v2如何控制，使它們相同呢?

生T：我想出了一個(gè)辦法，讓兩個(gè)瓶口的塞子塞得松緊程度一樣，打氣后，高壓氣體沖開瓶塞時(shí)的壓強(qiáng)就會(huì)一樣大，產(chǎn)生向下的推力也一樣大，噴出水和橡皮塞的速度v2就會(huì)一樣了。

大家異口同聲說：“對，對，兩個(gè)變量控制問題解決了?！毕旅媸浅毯＊{小組研制做對比發(fā)射用的兩個(gè)“水火箭”的設(shè)計(jì)圖：

控制兩個(gè)變量相同：甲乙兩個(gè)“水火箭”的噴射物的總質(zhì)量m2相同;甲乙兩個(gè)“水火箭”向下噴射的速度v2相同，由一位同學(xué)使用同樣的力度塞緊甲、乙兩個(gè)“水火箭”的橡皮塞來控制。這樣就使兩個(gè)“水火箭”的m2、v2滿足相同的條件，讓甲“水火箭”的質(zhì)量>乙“水火箭”的質(zhì)量，然后，對比發(fā)射。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：乙“火箭”比甲“火箭”發(fā)射的高度要高，即“火箭”質(zhì)量小的比“火箭”質(zhì)量大的射得高。

實(shí)驗(yàn)證明：通過對比發(fā)射，“水火箭”發(fā)射的高度與“水火箭”自身的質(zhì)量有關(guān)，即質(zhì)量越小，發(fā)射的高度越高。

四、表達(dá)交流

全班四個(gè)實(shí)驗(yàn)探究小組經(jīng)過多次反復(fù)對比實(shí)驗(yàn)，都獲得了2～4個(gè)正確的結(jié)論。4月10日下午第三節(jié)課(課外活動(dòng)時(shí)間)，高一(4)班在學(xué)校體育館大門前召開了“水火箭”探究成果新聞會(huì)和匯報(bào)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。邀請了學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)、各學(xué)部領(lǐng)導(dǎo)、全校所有物理教師和有關(guān)教師、部分同學(xué)參加。

新聞會(huì)和匯報(bào)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)主持人、班長宣布活動(dòng)開始。他接著問參加實(shí)驗(yàn)的同學(xué)：“‘水火箭’發(fā)射的原理是什么?”

第三實(shí)驗(yàn)小組組長C回答說：“發(fā)射原理是動(dòng)量守恒定律?！辈⒃谛『诎迳袭嫵隽税l(fā)射原理圖：

有人問：“‘水火箭’發(fā)射時(shí)滿足動(dòng)量守恒條件嗎?”

C小組的一位同學(xué)回答說：“雖然整個(gè)系統(tǒng)在發(fā)射時(shí)合外力不等于0，但高壓氣體對火箭向上的推力和對水、瓶塞及氣門向下的推力比系統(tǒng)的重力大很多，所以可以忽略系統(tǒng)的重力，因此，可以看成是滿足動(dòng)量守恒的條件?！?/p>

全場一百多人對這位同學(xué)的回答報(bào)以熱烈的掌聲。

主持人又問：“‘水火箭’發(fā)射的高度與哪些因素有關(guān)?”

第一實(shí)驗(yàn)小組組長站出來邊介紹邊指揮全組同學(xué)做出兩個(gè)質(zhì)量不同(其他條件一樣)的火箭的對比發(fā)射。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：火箭質(zhì)量小的發(fā)射的高度高。

全場又一次響起了雷鳴般的掌聲。

接著，第二、第三、第四實(shí)驗(yàn)小組也先后用同樣的控制變量法，進(jìn)行了對比實(shí)驗(yàn)，效果完全一致。

最后，班長向全場領(lǐng)導(dǎo)、老師和同學(xué)宣布“水火箭”發(fā)射的高度與下列因素有關(guān)：

1.與火箭的質(zhì)量有關(guān)：質(zhì)量越小，發(fā)射越高;

2.與火箭內(nèi)的氣壓有關(guān)：氣壓越大，發(fā)射越高;

3.與火箭噴射物(水、橡皮塞和氣門)的質(zhì)量有關(guān)：灌水的體積在整個(gè)容積的2/5左右時(shí)，發(fā)射高;

4.與火箭體形有關(guān)：火箭呈流線型時(shí)，發(fā)射高。

劉老師最后說：“‘水火箭’發(fā)射的高度還與很多因素有關(guān)，還需要我們繼續(xù)探究?！?/p>

點(diǎn)評：

劉老師指導(dǎo)下的“探究‘水火箭’發(fā)射高度”的研究活動(dòng)，是學(xué)生自主參與類似于科學(xué)研究的學(xué)習(xí)活動(dòng)。同學(xué)們自己發(fā)現(xiàn)問題，自己提出假設(shè)，自己實(shí)驗(yàn)探究，自己表達(dá)交流。他們通過親身體驗(yàn)，表現(xiàn)了善于質(zhì)疑、樂于探究、勤于動(dòng)手、努力求知的積極態(tài)度。在整個(gè)活動(dòng)中，同學(xué)們參與面大，情感積極，配合默契，方法科學(xué)，具有不懈的探索精神和強(qiáng)烈的創(chuàng)新欲望，是一次非常成功的研究性學(xué)習(xí)過程，是一次大膽的探究教學(xué)過程。同時(shí)，它展示了新課改形勢下一種平等互動(dòng)的新型的師生關(guān)系，給研究性學(xué)習(xí)和探究性教學(xué)提供了極有價(jià)值的范例。