Question

11．某兴趣小组在老师的指导下做了水火箭升空实验．实验器材有：饮料瓶、气筒、自行车气门、铁丝、橡皮塞、水等．水火箭构造如图所示．根据老师的介绍，同学们了解到水火箭升空工作过程如下：在瓶中装适量的水，塞好瓶塞后放在发射架上，用气筒向瓶内打气，瓶内上方气体压强达到一定程度，高压气体将水和橡皮塞从瓶口压出的同时，瓶飞向高空．

（1）水火箭升空原理可利用我们所学过的力的作用是相互的知识来解释．从能量转化角度来看，水火箭的动能是由内能转化来的．
（2）实验后小明提出了问题：水火箭上升高度与什么因素有关呢？
小明猜想：可能与瓶中气体的压强有关；
小华猜想：可能与瓶中水的体积有关；
小军猜想：可能与瓶子的形状有关；
你认为影响因素还有瓶塞气嘴口径的大小．（写出一点）
（3）实验小组通过试验发现，瓶塞插入深度不同，瓶塞被冲出前用气筒充气次数不同（设充一次气气量相同），他们选用同一可乐瓶，瓶中水量为200ml．通过站在不同楼层观察员目测进行数据记录．考虑到安全做了三次，实验结果如下：

瓶塞塞入深度	浅	深	更深
高度/m	2	5	12

这可验证水火箭上升高度与瓶塞塞入的深度有关的猜想是正确的．
（4）实验小组经过讨论思考发现，瓶塞插入瓶口的深度的加深，其实是增大了瓶塞与瓶口的压力，从而增大了瓶塞与瓶口的摩擦力，使瓶塞不易压出，实现了增大瓶内气压的目的，请你帮助实验小组再想一个增大摩擦力的方法．换用软木塞做瓶塞，增加接触面的粗糙程度．

Answer 1

分析 （1）当一个物体对另一个物体有力的作用时，另一个物体也同时对这个物体有力的作用，即力的作用是相互的；高压气体膨胀做功，将内能转化为水和橡皮塞的机械能（动能）；
（2）根据水火箭升空的原理，水火箭上升高度可能与受到阻力有关，可能与瓶中气体的压强有关，此题答案不唯一，合理即可；
（3）从表中内容看出，瓶塞塞入深度越深，水火箭上升高度越高，改变塞子插入的深度影响了水火箭上升的高度，据此判断；
（4）根据增大摩擦力的方法进行解答即可．

解答 解：（1）高压气体给水和橡皮塞一向下的力，力的作用是相互的，橡皮塞给瓶向上的力使瓶升空；在此过程中，将高压气体的内能转化为塞子的机械能；
（2）根据水火箭升空的原理，用气筒向瓶内打气，瓶内上方气体压强达到一定程度，高压气体将水和橡皮塞从瓶口中压出，水的反冲作用把瓶推向高空．
可猜想水火箭上升高度会与瓶塞气嘴口径的大小有关；
（3）从表中数据可知，瓶塞塞入深度越深，水火箭上升高度越高，由此可验证水火箭上升高度与塞子的插入深度有关的猜想是正确的；
（4）加深瓶塞插入瓶口的深度，是通过增大瓶塞与瓶口之间的压力来增大瓶塞与瓶口的摩擦了的；是接触面变得粗糙也可以增大摩擦力，因此换用接触面粗糙的瓶塞也可以增大摩擦力．
故答案为
（1）力的作用是相互的，内；
（2）瓶塞气嘴口径的大小；
（3）瓶塞塞入的深度；
（4）压；换用软木塞做瓶塞，增加接触面的粗糙程度．

点评 本题考查了学生对力的作用是相互的、能量的转化以及增大摩擦的方法，涉及到探究实验的猜想、设计实验等环节，属于难题．