Question

2．火 箭
中国科学技术馆新馆，中国古代传统技术展厅，陈列着反映中华民族灿烂文明成就的珍品，介绍四大发明及天文、陶瓷、建筑、青铜、冶铸、纺织、刺绣、中医中药、机械、手工艺等学科内容．并陈列有古代的火箭、战船，天文学的浑仪、简仪，设计精巧的水磨、水车、指南针等．
中国人首先发明火箭这样一个事实已经被世界所公认．宋朝的时候出现了很多烟花爆竹，这些爆竹也是喷气式的原始火箭．明朝时期的毛元仪在他的著作里面就记载了30多种火箭的基本原理和结构，其中有飞火飞天、火龙出水等．中国是从明朝开始发射火箭的，大明史嘉靖年间，万户进行最早的火箭升空试验（如图1所示），成为现代载人飞行先驱，现在月球和火星均有以其名字命名的环形山．
现代火箭的飞行原理与万户的飞行试验原理基本相同．
现代火箭大多是利用喷气发动机升空的，喷气发动机将推进剂贮箱或运载工具内的反应物（推进剂）燃烧后变成高速气流，高速气流对火箭产生巨大的反作用力使火箭加速升空．
最常见的火箭燃烧的是固体或液体的化学推进剂．推进剂燃烧产生热气，通过喷口向火箭后部喷出高速气流．火箭自带燃料和氧化剂，而其他喷气发动机仅须携带燃料，燃料燃烧所须的氧取自空气中．所以，火箭可以在地球大气层以外使用，而其他喷气发动机不能．
人类要在太空中走的更远，就需要不断提高火箭运行速度增大推力，科学家们为此做了大量的研究和反复的实验．提高火箭运行速度和增大推力的主要措施包括：减小火箭质量（例如三级火箭升空过程，燃料燃尽后逐级脱落，以减小火箭的质量）、增大喷出气流的速度、改善推进剂等．
火箭远离地球后，质量和重力影响不断下降，火箭速度也因此越来越快．
从1970年4月，长征一号火箭成功发射东方红1号卫星开始到现在，我国火箭研究与应用处于世界领先水平，火箭的稳定性和运载能力等各项性能都大大提高．
（1）火箭发射升空是将燃料燃烧时释放的内能转化为火箭的机械 能；
（2）万户成功加速升空过程中，万户与他的座椅是静止的（选填“运动”或“静止”）；
（3）某科技活动小组利用可乐瓶等材料制作的水火箭如图2所示，小组同学为了探究影响水火箭飞行高度的众多因素，做了多项探究实验，其中包括：探究改变胶塞与可乐瓶的松紧程度对水火箭飞行高度的影响．请你简要写出与他们目的相同的探究实验：水火箭的水平飞行距离与装水量是否有关（一个即可）．

Answer 1

分析 （1）火箭升空是要燃烧燃料的，燃烧燃料的过程是将化学能转化为内能的过程；喷气式发动机是热机的一种，是将内能转化为机械能的装置；
（2）研究对象的运动情况是怎样的，就看它与参照物的相对位置是否变化．
（3）从火箭的水平飞行距离的不同，结合控制变量法分析，知道影响水火箭的水平飞行距离的因素是什么，从而能了解这个实验方案的研究的问题．

解答 解：（1）火箭喷气式发动机靠燃烧燃料获得内能，将燃料燃烧的内能转化为火箭运动的机械能．
（2）万户相对于固定座椅之间的位置没发生变化，所以万户相对于座椅是静止的；
（3）实验时，是在容积为2000ml的可乐瓶内装上不同体积的水，每次发射的角度均为20°，这样控制不变的因素有：可乐瓶的容积、发射的角度；改变的因素是可乐瓶内装的水的体积；所以实验探究的是：水火箭的水平飞行距离与装水量是否有关？
故答案为：（1）机械；（2）静止；（3）水火箭的水平飞行距离与装水量是否有关．

点评 此题考查的是热机的一种---喷气式发动机的原理，是一道热学的基础题．