生產生活用具

李湘黔

◎STEM知識素養

★人文知識

據記載，公元228年，蜀國丞相諸葛亮率軍進攻陳倉，魏國守將郝昭在箭上裝上火把，做成“火箭”，燒毀了蜀軍攻城的云梯，守住了陳倉。這是“火箭”一詞第一次出現在文獻中。不過，當時的“火箭”只是在箭頭后部綁上浸滿油脂的麻布等易燃物，點燃后用弓弩射向敵方，達到縱火的目的，與現在所說的火箭完全不同。

火藥發明后，中國古代科學家運用火藥燃燒產生氣體的反沖原理制造出了火箭。早期，火箭大多用于軍事活動和民間娛樂。宋朝時期出現的“飛火炮”，就利用了火藥產生的反作用力，和現在的火箭類似;當時節日中燃放的“流星”等煙花爆竹的制作原理也和現在的火箭原理接近。1128年，南宋政權建立后，南宋、金和蒙古頻繁交戰，各方都使用了火器。1161年，金國侵略中原，南宋軍隊使用了火箭武器——“霹靂炮”，重挫金軍。這是人類歷史記載中第一次在戰場上使用火箭武器。

明朝時期，中國火箭的發展進入了一個重要階段，陸續出現了各種各樣的火箭，如單級火箭、原始的多級火箭、集束火箭、火箭彈等，并且各種火箭的制造工藝、應用、發射劑原料的制作和配比等都有了詳細的記載。民族英雄戚繼光在抗倭的時候，就開發了名為“三飛箭”的武器。這種箭的尾部有一個細長的火藥筒，點火后發射，點燃敵方船只，能在水上作戰中發揮奇效。

★科學知識

無論古代的火箭還是現代的火箭，升空的原理都是牛頓第三定律。燃燒的火藥釋放出高溫高壓氣體，氣體向下噴射，產生的反作用力讓火箭獲得一個向上的推力，從而使火箭加速升空。

現代火箭可用作快速遠距離運送工具，如作為探索太空、發射人造衛星、載人飛船、空間站的運載工具，以及其他飛行器的助推器等。火箭能使被推送的物體克服或擺脫地球引力，進入宇宙空間。火箭若用于投送作戰用的戰斗部（彈頭），便構成火箭武器。

◎STEM活動實踐

★創意實踐

自制“水火箭”

◎材料：

兩個1.5L礦泉水瓶、頭錐、防水膠帶、氣門芯、扳手、雙面膠、橡皮塞、打孔器、美工刀、紙、打氣筒。★創意參考步驟

1.取一個礦泉水瓶，在距瓶底四分之一高處，用剪刀剪斷，剪出一個平滑的圓口，保留帶瓶口的那一部分。將另一個礦泉水瓶的瓶底插入剪出的圓口中，用防水膠布固定，不留縫隙。

2.裁剪出四個尾翼，將其對稱粘貼在沒有被剪去瓶底的礦泉水瓶的瓶身上，再用膠帶固定。然后將頭錐扣在礦泉水瓶上端，用膠布固定。

3.選擇一個與礦泉水瓶口直徑相仿的橡皮塞。根據氣門芯尾部大小，在橡皮塞中心打穿一個小孔，將氣門芯嵌入小孔中，再用防水膠布固定密封。

4.用膠帶纏繞橡皮塞，使橡皮塞嵌入瓶口時，能保持良好的氣密性。

5.取下橡皮塞，注入約0.5L水，然后塞緊橡皮塞（氣門芯朝外）。

6.用打氣筒通過氣門芯給做好的火箭打氣，當瓶內壓強足夠大時，火箭脫離活塞，沖飛而出。

注意事項：

實驗務必在空曠無人的場地進行，一定要注意安全，礦泉水瓶的體積不宜過大;裝置的氣密性是本實驗成功的關鍵。

★創意改良

水火箭很容易升空，但也有很容易出現的問題，我們可以加以改進。

水火箭無法豎直上升，經常會傾斜，并且容易亂沖，可能會造成一定的安全問題，你有什么辦法能讓水火箭豎直升空嗎？

現代的火箭利用多級結構可以飛得更快，你能模擬多級火箭對水火箭進行改進嗎？

★創意挑戰

水火箭在下落的過程中，容易對行人和地面上的建筑造成傷害，你能想辦法設計一個類似于“降落傘”的裝置來解決這個問題嗎？

（編輯Seven）