Question

2．火 箭
中國科學技術館新館，中國古代傳統(tǒng)技術展廳，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、機械、手工藝等學科內容．并陳列有古代的火箭、戰(zhàn)船，天文學的渾儀、簡儀，設計精巧的水磨、水車、指南針等．
中國人首先發(fā)明火箭這樣一個事實已經被世界所公認．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構，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，萬戶進行最早的火箭升空試驗（如圖1所示），成為現(xiàn)代載人飛行先驅，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原理基本相同．
現(xiàn)代火箭大多是利用噴氣發(fā)動機升空的，噴氣發(fā)動機將推進劑貯箱或運載工具內的反應物（推進劑）燃燒后變成高速氣流，高速氣流對火箭產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推進劑．推進劑燃燒產生熱氣，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)動機不能．
人類要在太空中走的更遠，就需要不斷提高火箭運行速度增大推力，科學家們?yōu)榇俗隽舜罅康难芯亢头磸偷膶嶒灒�提高火箭運行速度和增大推力的主要措施包括：減小火箭質量（例如三級火箭升空過程，燃料燃盡后逐級脫落，以減小火箭的質量）、增大噴出氣流的速度、改善推進劑等．
火箭遠離地球后，質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，我國火箭研究與應用處于世界領先水平，火箭的穩(wěn)定性和運載能力等各項性能都大大提高．
（1）火箭發(fā)射升空是將燃料燃燒時釋放的內能轉化為火箭的機械 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，小組同學為了探究影響水火箭飛行高度的眾多因素，做了多項探究實驗，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驗：水火箭的水平飛行距離與裝水量是否有關（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能轉化為內能的過程；噴氣式發(fā)動機是熱機的一種，是將內能轉化為機械能的裝置；
（2）研究對象的運動情況是怎樣的，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，從而能了解這個實驗方案的研究的問題．

解答 解：（1）火箭噴氣式發(fā)動機靠燃燒燃料獲得內能，將燃料燃燒的內能轉化為火箭運動的機械能．
（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）實驗時，是在容積為2000ml的可樂瓶內裝上不同體積的水，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裝的水的體積；所以實驗探究的是：水火箭的水平飛行距離與裝水量是否有關？
故答案為：（1）機械；（2）靜止；（3）水火箭的水平飛行距離與裝水量是否有關．

點評 此題考查的是熱機的一種---噴氣式發(fā)動機的原理，是一道熱學的基礎題．