李湘黔

◎STEM知识素养

★人文知识

据记载，公元228年，蜀国丞相诸葛亮率军进攻陈仓，魏国守将郝昭在箭上装上火把，做成“火箭”，烧毁了蜀军攻城的云梯，守住了陈仓。这是“火箭”一词第一次出现在文献中。不过，当时的“火箭”只是在箭头后部绑上浸满油脂的麻布等易燃物，点燃后用弓弩射向敌方，达到纵火的目的，与现在所说的火箭完全不同。

火药发明后，中国古代科学家运用火药燃烧产生气体的反冲原理制造出了火箭。早期，火箭大多用于军事活动和民间娱乐。宋朝时期出现的“飞火炮”，就利用了火药产生的反作用力，和现在的火箭类似;当时节日中燃放的“流星”等烟花爆竹的制作原理也和现在的火箭原理接近。1128年，南宋政权建立后，南宋、金和蒙古频繁交战，各方都使用了火器。1161年，金国侵略中原，南宋军队使用了火箭武器——“霹雳炮”，重挫金军。这是人类历史记载中第一次在战场上使用火箭武器。

明朝时期，中国火箭的发展进入了一个重要阶段，陆续出现了各种各样的火箭，如单级火箭、原始的多级火箭、集束火箭、火箭弹等，并且各种火箭的制造工艺、应用、发射剂原料的制作和配比等都有了详细的记载。民族英雄戚繼光在抗倭的时候，就开发了名为“三飞箭”的武器。这种箭的尾部有一个细长的火药筒，点火后发射，点燃敌方船只，能在水上作战中发挥奇效。

★科学知识

无论古代的火箭还是现代的火箭，升空的原理都是牛顿第三定律。燃烧的火药释放出高温高压气体，气体向下喷射，产生的反作用力让火箭获得一个向上的推力，从而使火箭加速升空。

现代火箭可用作快速远距离运送工具，如作为探索太空、发射人造卫星、载人飞船、空间站的运载工具，以及其他飞行器的助推器等。火箭能使被推送的物体克服或摆脱地球引力，进入宇宙空间。火箭若用于投送作战用的战斗部（弹头），便构成火箭武器。

◎STEM活动实践

★创意实践

自制“水火箭”

◎材料：

两个1.5L矿泉水瓶、头锥、防水胶带、气门芯、扳手、双面胶、橡皮塞、打孔器、美工刀、纸、打气筒。★创意参考步骤

1.取一个矿泉水瓶，在距瓶底四分之一高处，用剪刀剪断，剪出一个平滑的圆口，保留带瓶口的那一部分。将另一个矿泉水瓶的瓶底插入剪出的圆口中，用防水胶布固定，不留缝隙。

2.裁剪出四个尾翼，将其对称粘贴在没有被剪去瓶底的矿泉水瓶的瓶身上，再用胶带固定。然后将头锥扣在矿泉水瓶上端，用胶布固定。

3.选择一个与矿泉水瓶口直径相仿的橡皮塞。根据气门芯尾部大小，在橡皮塞中心打穿一个小孔，将气门芯嵌入小孔中，再用防水胶布固定密封。

4.用胶带缠绕橡皮塞，使橡皮塞嵌入瓶口时，能保持良好的气密性。

5.取下橡皮塞，注入约0.5L水，然后塞紧橡皮塞（气门芯朝外）。

6.用打气筒通过气门芯给做好的火箭打气，当瓶内压强足够大时，火箭脱离活塞，冲飞而出。

注意事项：

实验务必在空旷无人的场地进行，一定要注意安全，矿泉水瓶的体积不宜过大;装置的气密性是本实验成功的关键。

★创意改良

水火箭很容易升空，但也有很容易出现的问题，我们可以加以改进。

水火箭无法竖直上升，经常会倾斜，并且容易乱冲，可能会造成一定的安全问题，你有什么办法能让水火箭竖直升空吗？

现代的火箭利用多级结构可以飞得更快，你能模拟多级火箭对水火箭进行改进吗？

★创意挑战

水火箭在下落的过程中，容易对行人和地面上的建筑造成伤害，你能想办法设计一个类似于“降落伞”的装置来解决这个问题吗？

（编辑Seven）