5月9日，广州市少年宫。 艳阳高照，少年宫馆外场地上欢声雷动，身穿不同学生制服的广州市各高级中学的高一年级学生围满了整个场地，个个脸上挂满了迫不及待的笑容，走近围观的场地，可以看到场地上原来摆满了形形色色的纸制火箭，一只只放在发射架上，跃跃欲试，好像稍不留神就会冲天而飞！原来，这是广州市青少年科技教育协会物理专业委员会和广州市中学物理教研会联合举办的第一届“广州市中学生“纸火箭“设计研究比赛”。 我校高一年级李博浩、程冠中、陈炎同学代表我校参加了比赛，并一举取得大赛二等奖的好成绩！获奖名单于5月30日发布在广州中学物理教研网上。 这次大赛的目的旨在推进普通高中物理课程改革，提高学生探究能力、动手动脑能力！ 小小的纸火箭看似简单，但想要用最原始简单的器材使之飞跃70-80米的距离也绝非易事，我校学生自制的纸火箭就飞出70多米，这其中饱含了物理组多位老师的集体智慧和汗水。参加指导的老师有刘丹老师、孔延城老师、孔德武老师和谢江洋老师。 且看师生研究制作纸火箭过程中的关键环节： 按照科协下发的纸火箭样式参考，我们首先确定了火箭的三个组成部分，即火箭体、气源、发射架。 我们先利用铁架台做了一个发射架，但无法加标尺，也不容易固定紧。故我们改用木制，利用木质地板的边角拼装，竖直部分与底座用环氧树脂粘固。另设计一个可活动的固定火箭发射筒的发射支架，用螺丝与竖直部分相连，但可摇轴转动，并在尾部切割成指针型，在竖直部分面上贴上一张有90度的扇形刻度尺，以便读出发射火箭的角度。 气源用1.25升的塑料汽水瓶,将盖子用电烙铁熔成一个圆孔,用6毫升的针筒穿入,并用胶棒粘牢,不使它漏气.用橡皮管连接直到发射管的尾部,考虑到发射时用力蹬汽水瓶空气被压缩产生强烈气体,所以胶管要有一定的厚度。连接部分另外用电工胶布绕紧以防脱落。橡皮管经多次探索也不能过长，过长会减少有效的气动力。而发射时塑料管与橡胶管要在一条直线上。 我们做的第一种箭型是从弹射火箭发展而来的，尾部插入发射管，带翼，头尾均由纸铅笔构成（纸铅笔已去掉外面的塑料纸和铅芯），中间由纸筒构成，中间塞纸巾，以保持强度。这是设计的第一种火箭，因在制作过程中发现射程只有6、7米远。原因是气体动力作用时间太短。我们设想，塑料瓶在强大压力下将瓶内气体压缩，根据气体玻马定律，原来状态状态P1V1=P2V2（P1表示一个大气压，V1表示塑料瓶的容积，P2表示发射管加软管的压强，V2表示发射管的容积。）由于发射管与橡胶管的体积远小于塑料瓶的体积，故后者压强增加很大；此压强乘上火箭尾部的截面积就是压力，也就是火箭前进的动力。假定在短时间内压强不变，即压力为一个衡力，然而由于发射管太短，气动力作用于火箭的时间太短，且行程也太短，按照动能定理Fs=1／2△m V2，动能变化不大，即火箭体不能得到大的动能。所以需要改进。 第二种火箭是在无意中发现的，因第一种失败，我们一时没了头绪，于老师把一枝棉签插入发射管，在瓶子上一按，火箭就飞出了好远，于是第二种火箭出来了。比较轻，最远可以达到12m。 第三种火箭探究。12米远的射程，还是不理想，我们又一次遇到了难题，探幽烛微，都没发现有什么不足之处，但我们相信肯定还会有更远的射程，过了两三天的时间，我们用长短不一的发射筒又做试验，结果有了一个突破性的新发现，即发射筒长的那次发射，一下子射出30多米远，这一发现使我们研究组激动不已，于是立即进行了新的改进，那一下午我和于老师两个没有吃晚饭；根据我们的探究结果：第一、必须把火箭内置在火箭筒内发射；第二、要加长发射管的长度；第三、火箭长度只能小于发射管的长度；第四、火箭不宜太粗，太粗自重大阻力。根据斜抛运动要求，初速大，射程远，但初速大了质量就要小，根据动能定理，在FS一定时，速度大时，质量就要小，但也不能太小，质量小就惯性小，克服阻力的能力就小，所以我们就做细、截面积小、阻力小。有一定长度、稳定性好、要有适当的质量。 就这样，在我们指导下，由学生自己动手做出了第三支火箭 ，选定直径9毫米的针管做发射管，用三段连接，总长17厘米，用纸做火箭体，用游标卡尺测量其直径，控制比外筒小0.4毫米，松紧适度,箭头用不同长度的纸铅笔来配重试射，在试射中，我们发现重心位置很重要，我们用加头加尾等方法来改变重心，发现重心落在中间会翻滚，应靠前,应在前1/3位置，我们先后做了6支不同长度和质量的纸火箭来发射，选出最远的一个,然后又用不同的发射角度来发射，找出最佳的射角实验最远的一次达到了70米，轨迹不是标准抛物线，而是标准的弹道曲线。 在制作过程中，几名参与制作的同学表现出了浓厚的钻研兴趣、刻苦的探索精神、良好的合作意识！而且独立写出了研究报告，在大赛的过程中，得到了市教育协会领导的高度评价！ 通过这次比赛，我们的同学学习到了许多新的物理知识，增强了动手实践的能力，学会了团队合作精神，懂得了在科学的进程中要有不骄不妥的态度和敢于冲刺的勇气的深刻道理。 2005-6-30