霍依然

隨著高中物理課程改革的不斷深入，新課程標(biāo)準(zhǔn)要求將物理學(xué)科核心素養(yǎng)貫穿于教學(xué)之中。在實際課堂教學(xué)當(dāng)中，學(xué)生對理論知識的學(xué)習(xí)往往積極性不高、主動性不強，所以從培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的角度出發(fā)，高中物理校本課程的設(shè)立和研究顯得尤為重要，將校本課程與理論知識相結(jié)合，既加深了學(xué)生對理論知識的理解，又培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力。本文以高中物理人教版選修3～5 的教學(xué)為基礎(chǔ)，進行了相應(yīng)校本課程的研究，設(shè)計制作了新型三助推水火箭。水火箭是高中“動量守恒定律”和“反沖現(xiàn)象”的重要應(yīng)用，以往水火箭利用噴出的水流反沖升空，存在氣密性不好、不易起飛、射程太短等問題。所以，本文在傳統(tǒng)水火箭的研究基礎(chǔ)之上，設(shè)計了新型三助推水火箭，解決了傳統(tǒng)水火箭存在的不足，在校本教學(xué)當(dāng)中應(yīng)用效果良好。

一、理論概述

（一） 核心素養(yǎng)

核心素養(yǎng)以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，學(xué)生應(yīng)具備適應(yīng)自身和社會發(fā)展的必備品格和關(guān)鍵能力，更加強調(diào)個人修養(yǎng)、社會關(guān)愛、家國情懷，更加注重個體自主發(fā)展、合作參與以及創(chuàng)新實踐。

（二） 校本課程

根據(jù)學(xué)校自身的特色及學(xué)生實際情況自主開發(fā)一部分課程，以滿足學(xué)生的實際發(fā)展需要。

（三） 新型三助推火箭

新型三助推水火箭是對傳統(tǒng)水火箭的繼承創(chuàng)新，由三個助推器、火箭主體和降落傘艙構(gòu)成，由三個助推器內(nèi)酒精燃燒后噴出的大量氣體提供動力，射程更遠;降落傘艙的設(shè)計保護了火箭體，也提高了實驗的安全系數(shù)。

二、背景

目前，國內(nèi)很多中學(xué)都在發(fā)展校本課程，讓學(xué)生能夠得到全面的發(fā)展。水火箭是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版）》倡議的學(xué)生活動，水火箭制作及發(fā)射的原理正是高中物理人教版選修3～5 中動量守恒定律、反沖現(xiàn)象的應(yīng)用，通過課堂教學(xué)對動量守恒的學(xué)習(xí)獲得必備知識，水火箭的制作發(fā)射將動量守恒定律進行拓展遷移使學(xué)生獲得關(guān)鍵能力，火箭成功發(fā)射的一瞬間學(xué)生會獲得民族自豪感，以培養(yǎng)學(xué)生的愛國情懷。

三、新型三助推水火箭的制作與發(fā)射

水火箭由降落傘艙、火箭主體和發(fā)射架三部分構(gòu)成。

（一） 降落傘艙的制作

1.所需材料：易拉罐、可樂瓶、絲綢布、萬能膠、膠帶、剪刀、棉線、針。

2.制作方法：將絲綢布剪成缺口向內(nèi)的扇形，用細(xì)線將絲綢縫合起來，每兩塊絲綢的連接處拴一根細(xì)線，細(xì)線的另一端打個結(jié)，如圖1 所示。

將易拉罐上底挖掉;可樂瓶減掉下半部分，只留上面弧形部分、直徑略大于易拉罐，套在易拉罐的上方，這就是降落傘艙，如圖2 所示。

在可樂瓶蓋上鉆一個孔，在降落傘的頂端連一根粗棉線，將粗棉線穿過小孔在頂端打個結(jié);降落傘細(xì)線的公共端粘在易拉罐底面中心處，將降落傘疊好放入傘艙內(nèi)，用萬能膠將易拉罐底部與火箭主體的易拉罐連接起來，并在外端纏上膠帶固定連接處。

當(dāng)火箭向上飛行時，火箭受到向下的重力和向下的空氣阻力，向下的空氣阻力使降落傘艙上端的可樂瓶套在下端的易拉罐上;當(dāng)火箭下降時，空氣阻力向上，使上端的可樂瓶與易拉罐分離，降落傘被拉出打開。

（二） 三助推火箭主體的制作

1.所需材料：易拉罐4 個，AB 膠，膠帶。

2.制作方法：將3 個易拉罐有開口的一端裁去一個圓形，剪成3 個有洞的圓柱體，用AB 膠將3 個無底易拉罐并排粘在一起且朝向一致，第4 個易拉罐用AB 膠粘在中間易拉罐的正上方，外側(cè)用透明膠帶將兩裝置的連接處固定，以保證裝置氣密性良好，如圖3 所示。

（三） 火箭啟動裝置的制作

1.所需材料：電子點火器、擋物盤、支架、遙控按鈕。

2.制作方法：發(fā)射架由電子點火器、擋物盤、支架、遙控按鈕組裝而成，通過調(diào)整支架和擋物盤，可以實現(xiàn)不同方向火箭的發(fā)射，如圖4 所示。

（四） 新型三助推水火箭的發(fā)射

1.選擇一個空曠的環(huán)境，進行新型三助推火箭的發(fā)射。將發(fā)射架置于空地處，調(diào)節(jié)電子點火器桿豎直。

2.手持三助推火箭，向火箭噴氣口噴灑適量95%濃度的酒精，并讓酒精與空氣充分混合，目的是讓酒精在點火的過程中充分燃燒，提供最大的推力。

3.火箭的噴氣口朝下，將3 個電子點火器插入3 個火箭助推器瓶內(nèi)，將火箭放置在發(fā)射架的擋物盤上，打開點火器的開關(guān)，人員遠離現(xiàn)場遙控點火。

4.點火后火箭體內(nèi)的酒精充分燃燒，釋放出大量氣體，由于反沖運動，向下噴出的氣體給火箭一個向上的沖量使火箭發(fā)射升空。

5.在火箭下落過程中，空氣阻力向上，使可樂瓶與易拉罐箭體分離，降落傘被拉開，火箭安全著陸，既保護了火箭體又保證了試驗人的安全。

6.回收火箭體?；鸺谏盏倪^程中氣體要對外做功，內(nèi)能減少，導(dǎo)致氣體氣溫驟降，酒精氣體不會再燃燒。

四、 新型三助推水火箭的創(chuàng)新之處

（一）本實驗改變了以往在反沖教學(xué)和火箭升空教學(xué)中觀摩式教學(xué)的模式，本實驗的創(chuàng)設(shè)使學(xué)生能夠真正參與到教學(xué)之中。

（二）本實驗利用電子點火器引燃酒精噴出大量氣體提供動力，改善了傳統(tǒng)水火箭氣密性不好不易起飛以及噴出的水隨處飛濺的現(xiàn)象。

（三）三助推結(jié)構(gòu)火箭增大了火箭上升過程中的動力，提高了火箭上升的高度。

（四）在火箭頂端增加了降落傘艙，保護火箭箭體免受損傷。

（五）點火采用遙控裝置，更加安全，保護了試驗人員的安全。

（六）火箭低端支架可調(diào)節(jié)，可改變火箭發(fā)射的角度，應(yīng)用于不同內(nèi)容的物理教學(xué)之中。

五、 在物理教學(xué)中的應(yīng)用分析

新型三助推水火箭應(yīng)用了牛頓第三定律、動量守恒定律及反沖現(xiàn)象，同時支架的角度可進行調(diào)節(jié)以改變火箭的發(fā)射方向，可使火箭做豎直上拋運動、平拋運動和自由落體運動，因此該水火箭發(fā)射裝置可用于高中物理人教版選修3～5“動量定理和動量守恒定律”的教學(xué)當(dāng)中，還可應(yīng)用于“平拋運動”和“斜拋運動”的教學(xué)之中。

綜上，學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)任重而道遠，需要在各個方面投入大量的精力;物理校本課程的研究與開發(fā)，是其中至關(guān)重要的一環(huán);在校本課程的學(xué)習(xí)中，凸顯了學(xué)生的主體地位、培養(yǎng)了學(xué)生的興趣、促進了學(xué)生的發(fā)展，提升了學(xué)生的核心素養(yǎng)。與已有的研究相比，新型水火箭裝置改善了氣密性不好、飛不高等缺陷，利用噴出的氣體助推，更加符合事實;在制作和發(fā)射的過程中，激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)思維，促進了學(xué)生物理觀念的形成，培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任心，增強了學(xué)生的愛國情懷。目前，在物理校本課程的教學(xué)中應(yīng)用效果良好。