Question

12．某興趣小組在老師的指導下作了水火箭升空實驗，實驗器材有：飲料瓶、氣筒、自行車氣門、鐵絲、橡皮塞、水等，水火箭構造如圖所示，根據老師的介紹，同學們了解到水火箭升空工作過程如下：在瓶中裝適量的水，塞好瓶塞后放在發射架上，用氣筒向瓶內打氣，瓶內上方氣體壓強達到一定程度，高壓氣體將水和橡皮塞從瓶口壓出的同時，瓶飛向高空．

（1）水火箭升空原理可利用我們所學過的力的作用是相互的知識來解釋．從能量轉化角度來看，水火箭的動能是由內能轉化來的．
（2）實驗后小明提出了問題：水火箭上升高度與什么因素有關呢？
小明猜想：可能與瓶中氣體的壓強有關；
小華猜想：可能與瓶中水的體積有關；
小軍猜想：可能與瓶子的形狀有關；
你認為影響因素還有瓶塞氣嘴口徑的大小．（寫出一點）
（3）實驗小組通過試驗發現，瓶塞插入深度不同，瓶塞被沖出前用氣筒充氣次數不同（設充一次氣氣量相同），他們選用同一可樂瓶，瓶中水量為200ml．通過站在不同樓層觀察員目測進行數據記錄．考慮到安全做了三次，實驗結果如下：

瓶塞塞入深度	淺	深	更深
高度/m	2	5	12

這可驗證水火箭上升高度與瓶塞塞入的深度有關的猜想是正確的．為了驗證小華的猜想，請你為她設計一個可行的實驗步驟：保持其它的情況不變，只改變裝入瓶內水的體積，重復試驗比較發射高度．
（4）實驗小組經過討論思考發現，瓶塞插入瓶口的深度的加深，其實是增大了瓶塞與瓶口的壓力，從而增大了瓶塞與瓶口的摩擦力，使瓶塞不易壓出，實現了增大瓶內氣壓的目的，請你幫助實驗小組再想一個增大摩擦力的方法．

Answer 1

分析 （1）當一個物體對另一個物體有力的作用時，另一個物體也同時對這個物體有力的作用，即力的作用是相互的；高壓氣體膨脹做功，將內能轉化為水和橡皮塞的機械能（動能）；
（2）根據水火箭升空的原理，水火箭上升高度可能與受到阻力有關，可能與瓶中氣體的壓強有關，此題答案不唯一，合理即可；
（3）從表中內容看出，瓶塞塞入深度越深，水火箭上升高度越高，改變塞子插入的深度影響了水火箭上升的高度，據此判斷；
利用控制變量法分析解答，讓瓶中水的體積變化，其他的因素不變，再做實驗驗證．
（4）根據增大摩擦力的方法進行解答即可．

解答 解：（1）高壓氣體給水和橡皮塞一向下的力，力的作用是相互的，橡皮塞給瓶向上的力使瓶升空；在此過程中，將高壓氣體的內能轉化為塞子的機械能；
（2）根據水火箭升空的原理，用氣筒向瓶內打氣，瓶內上方氣體壓強達到一定程度，高壓氣體將水和橡皮塞從瓶口中壓出，水的反沖作用把瓶推向高空．
可猜想水火箭上升高度會與瓶塞氣嘴口徑的大小有關；
（3）從表中數據可知，瓶塞塞入深度越深，水火箭上升高度越高，由此可驗證水火箭上升高度與塞子的插入深度有關的猜想是正確的；
為了驗證小華的猜想，要保持其它的情況不變，只改變裝入瓶內水的體積，重復試驗比較發射高度．
（4）加深瓶塞插入瓶口的深度，是通過增大瓶塞與瓶口之間的壓力來增大瓶塞與瓶口的摩擦了的；是接觸面變得粗糙也可以增大摩擦力，因此換用接觸面粗糙的瓶塞也可以增大摩擦力．
故答案為
（1）力的作用是相互的；內；
（2）瓶塞氣嘴口徑的大小；
（3）瓶塞塞入的深度；保持其它的情況不變，只改變裝入瓶內水的體積，重復試驗比較發射高度；
（4）壓；換用軟木塞做瓶塞，增加接觸面的粗糙程度．

點評 本題考查了學生對力的作用是相互的、能量的轉化以及增大摩擦的方法，涉及到探究實驗的猜想、設計實驗等環節，屬于難題．