Question

某物理興趣小組在老師的指導下做了水火箭升空實驗．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原理如下：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，利用水的反沖作用把瓶推向高空．
（1）水火箭升空原理可利用我們所學過的________知識來解釋．從能量轉化角度來看，水火箭的動能是由________能轉化來的．
（2）實驗后小星提出了問題：水火箭上升高度與什么因素有關呢？
小星猜想：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________（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（設每一次充入氣量相同），他們選用同一可樂瓶，瓶中水量為300ml．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________有關的猜想是否正確的．
（4）為了驗證小華的猜想，請你為她設計一個可行的實驗步驟：________．

Answer 1

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）水火箭上升高度會與塞子與瓶口的摩擦力大小有關；
（3）表中數據可驗證水火箭上升高度與塞子的插入深度有關的猜想是否正確；
（4）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．
故答案為：（1）力的作用是相互的，內能；
（2）塞子與瓶口的摩擦力大小；
（3）塞子的插入深度；
（4）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．
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）水火箭上升高度還會與受到阻力有關，據此猜想；
（3）從表中內容看出，改變塞子插入的深度影響了塞子上升的高度，據此判斷；
（4）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．
點評：本題考查了學生對力的作用是相互的、能量的轉化的理解，涉及到探究實驗的猜想、設計實驗等環節，屬于難題．