对“反冲运动·火箭”实验教具的创新与改进

宋金鑫　孙宝东

摘 要：“反冲运动·火箭”这节课是对动量守恒的应用，通过演示实验可以加深学生对动量守恒定律的理解。因此，提出三个创新性实验，包括能量瓶实验、农田喷水装置和自制微小反冲火箭。此外，对教材中提出的两个实验进行改进，不仅降低了制作难度，而且使实验现象更加明显。

关键词：反冲运动；火箭；实验；教具

“反冲运动火箭”选自“高中物理”选修3-5第十六章动量守恒定律第5节，意在加深对动量守恒定律的理解和应用。在传统教学中，有的教师通过播放一些视频、演示简单的气球实验来帮助学生理解反冲运动，但有时教学效果不太好，影响了学生的理解。为了增强学生学习物理的热情，从根本上理解反冲运动，我提出以下三个创新实验和两个改进实验，以进一步激发学生的学习兴趣，提高学生的知识水平。

一、实验的创新

（1）能量瓶实验。①材料：易拉罐一个，注射器针头2个（50ml注射器佩带的针头），30cm的细线，酒精灯。②制作过程：如图1（篇幅所限，图略）。首先是准备工作，将完整的易拉罐左右两侧对称处各打一个直径为2mm的小孔，使得易拉罐中的液体流出。将2个注射器针头平滑弯曲45度角，制作时在针头中插入一根铜线，再用钳子慢慢弯曲，可以防止针头被压扁。第二步，将制作好的针头粘在两侧的孔处，保证两个针头弯曲的方向相同。用细线系住拉环，细线的另一端固定在铁架台上。③演示过程：用注射器抽取5ml浓度为100%的酒精（若不是100%的酒精不易燃烧），通过弯曲的针头注入到易拉罐体内。用酒精灯加热易拉罐底部，1分钟后，酒精会汽化，气体从针头喷出。由于反冲，易拉罐就会旋转起来。用火柴点燃喷出的蒸汽，酒精蒸汽就会燃烧，易拉罐就像一个挥动彩带旋转的舞者。

（2）农田喷水装置。①材料：50ml注射器一个，5ml注射器一个，直径为5mm的吸管一根，完整的输液器一根。②制作过程：如图2（篇幅所限，图略）。第一步准备工作，将5ml注射器在2.4ml处用刻刀切断，并将注射器前端较细的接口处切掉，在1.2ml处打两个直径为5mm的孔，两个孔的位置要在一条直线上。截取9cm的吸管，两端用火密封，可以在酒精灯上烧软，直接按在墙上。在吸管两端的侧面各打一个直径为1mm的孔，两孔在吸管的两侧。输液器也要做一定的处理，将滤液节从中间割开，取出滤液节中的过滤棉，将滤液节修剪为直径为1cm的圆，滤液节的另一端留取10cm的导管。5ml注射器的助推器也需要处理，用刻刀把黑色橡胶部分切下。第二步组装一个能旋转的吸管，将带导管的滤液节插入5ml注射器的注射口，将吸管穿过5ml注射器的两个孔中，使吸管两端的孔朝向外侧，再用黑色橡胶部分封住注射器的上端。这样，一个能旋转的吸管就制成了。最后，将50ml的注射器与带滤液节的导管相连接。③演示过程：将50ml的注射器中注满水，用力推注射器，让水注入吸管中，并从吸管的两个小孔中喷出。由于反冲的作用，吸管就会一边喷水，一边旋转，达到全方位的喷灌效果。

（3）自制微小反冲火箭。①材料：锡纸，火柴，导火线5cm，镊子。②制作过程：如图3（篇幅所限，图略），截取4cm宽，12cm长的锡纸，将两根火柴的火柴头对接，并同时与导火线接触，用锡纸紧紧裹住两根火柴和导火线，导火线的一端露在锡纸外边。③演示过程：用镊子掐住一根火柴，点燃导火线，另一根火柴就会瞬间冲向屋顶，略微有响声。但很安全，实验的视觉效果很好。

二、实验的改进

（1）气球实验。教材中给出的气球是普通的气球，把一个气球吹起来，用手捏住气球的通气口，让后突然放开，让气体喷出，观察气球的运动。通过实验发现，普通气球在松开手瞬间，会到处乱飞，方向性不是很好，实验现象阻碍了学生理解反冲的概念。实验改进：通过大量实验各种形状、大小、薄厚不同的气球发现，20cm长的长气球方向性非常好。用打气筒吹起气球，捏住气嘴时尽量保证气嘴平整，有利于气球沿直线射出。气球的指向决定发射方向，若向上发射，突然松开气嘴，气球会直线冲向屋顶，效果明显。

（2）旋转的塑料瓶实验。教材中选用的是尖底的容器，把弯管装在容器底部，当水从弯管流出时，容器就会旋转起来。实践发现，尖底的容器生活中不好找，而且不易放置在桌子上。弯管也不易插入容器底部。由于选用的材料生活中不常见，所以难以制作。此外，教材中悬挂容器的细线太短，容器旋转几圈就会反方向旋转，现象会给学生造成困扰。实验改进：材料上选取了生活中常见的物品，矿泉水瓶、能弯曲的吸管2根，细线一根。如图4（篇幅所限，图略），首先，将矿泉水瓶的底部减掉，用细线把瓶子悬挂起来。第二步，在距离瓶口3cm处打两个孔，两孔对称，孔的大小能将吸管穿入即可。将吸管弯曲90度，在2.5cm处剪断吸管。最后，将两个弯曲的吸管插入瓶上的两孔处，周围用胶密封。演示时，向瓶中注入水，瓶子就会旋转起来。此实验现象明显，由于悬线较长，一段时间内不会出现瓶子反方向旋转的现象。

总结：以上5个反冲实验，材料的选取都来源于生活中常见物品，制作方便，而且实验现象明显，有利于学生对反冲的理解，容易激发学生的学习兴趣，提高学生的思维能力。

参考文献：

[1]教育部.普通高中课程标准实验教科书·物理·选修3-5[M].北

京：人民教育出版社，2007.

（哈尔滨师范大学）