航空航天
仰望浩瀚星空，追逐飞天梦想
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这张图在讲什么
左侧主题与定位：用最便宜的材料理解飞行与结构。
中部四条选题：水火箭、降落伞、空间站模型、纸飞机机翼。
下方案例示范案例“水火箭设计与改良”：发现问题 → 设计方案 → 动手制作 → 总结展示。
最底部一学期一件作品：要有可重复的测试数据，不能只做一次发射。
四条选题，怎么选
水火箭设计与改良
怎样让水火箭飞得更高更远？
塑料瓶、尾翼材料、气门塞、打气筒、卷尺、护目镜
成果：发射记录 + 改良方案
降落伞减速装置测试
伞面越大，落地越慢吗？
塑料袋/布、细线、重物、秒表、卷尺
成果：下落时间对比表
空间站简易模型
空间站为什么这样搭？
纸板/吸管/3D 打印件、结构图
成果：可拆装模型 + 结构说明
纸飞机机翼优化实验
机翼形状如何影响飞行距离？
A4 纸、卷尺、记录表
成果：三种机翼对比数据
示范案例
水火箭设计与改良
目标：通过控制变量测试，找出让水火箭飞得更远的水量与尾翼方案。
假设
水量在瓶容积的 1/3 左右时射程最远；对称的三片尾翼比四片更稳。
材料清单
- 500ml 碳酸饮料瓶（耐压）
- 硬纸板/塑料片（尾翼）
- 橡胶塞 + 气门嘴
- 打气筒（带气压表）
- 胶带、剪刀、护目镜
- 卷尺、标志物
跟着做：四步操作指南
① 发现问题
- 先做一次“默认版”发射，记录距离，找出问题：飞歪？飞不高？漏气？
- 把问题写成可测试的一句：改变水量或尾翼，射程会怎么变？
② 设计方案
- 画三视图草图：瓶身、尾翼位置、气门位置。
- 定变量：第一轮只改水量（1/4、1/3、1/2），尾翼固定。
- 定控制条件：同一瓶、同气压（如 40 psi）、同发射角（如 45°）、同场地。
- 定安全规则：发射区前方 10m 内无人，打气由老师操作。
③ 动手制作
- 尾翼用硬纸板剪 3 片相同形状，间隔 120° 粘牢，保证对称。
- 瓶口装橡胶塞与气门嘴，缠胶带加固，先做气密性测试（听漏气声）。
- 每次发射用量杯量水，记录水量、气压、角度。
- 每种配置发射 3 次，取平均射程；偏飞的记录风向。
④ 总结展示
- 画柱状图：不同水量对应的平均射程。
- 找出最佳水量，再固定水量改尾翼（3 片 vs 4 片）重测一轮。
- 解释原因：水量太少推力不足，太多则瓶内空气少、膨胀做功少。
- 展示改良前后对比视频与数据。
工程化改造：把“需要”变成“功能”
| 要满足的需求 | 对应到方案里的设计 / 操作 |
|---|---|
| 要飞得稳 | 三片尾翼 120° 等分、对称粘贴、边缘加固 |
| 要能比较 | 固定气压（40 psi）、发射角（45°）、场地与风向记录 |
| 要测得到 | 卷尺 + 标志物，落点由两人同时确认 |
| 要安全 | 发射前清场 10m、戴护目镜、打气由老师操作 |
先测试，再使用
- 气密性：肥皂水涂接口，无连续气泡
- 尾翼牢固度：轻拉不脱落、不歪斜
- 发射架稳定：空打一次不位移
- 护目镜、清场、口令流程演练一遍
一次真实的迭代
问题首轮三次发射全部偏飞，落点分散
原因一片尾翼粘歪约 8°，且瓶身有凹陷
改法用等分模板重贴尾翼；换同规格新瓶
复测落点离散度减半，射程数据可用于比较水量
记录表模板
| 序号 | 水量(ml) | 气压(psi) | 发射角(°) | 飞行距离(m) | 是否偏飞 | 备注（风/漏气） |
|---|---|---|---|---|---|---|
建议直接照此表头画在实验本上，数据当场记录，不要事后补。
常见错误与纠正
| 常见错误 | 怎么改 |
|---|---|
| 尾翼不对称 | 射程短且偏飞，用模板画线保证 120° 等分。 |
| 以为水越多越好 | 水过多会挤占空气，推力反而下降，用数据说话。 |
| 气压不统一 | 不同气压混在一起比较，结论无效。 |
| 只发射一次 | 风、角度误差大，每种配置至少 3 次取平均。 |
要交什么
- 水火箭实物
- 发射记录表（含 3 次重复）
- 最佳配置结论与改良说明
安全提示
全程戴护目镜；绝不对人发射；不用玻璃瓶或已破损的瓶子；打气不超瓶身标注压力；发射由老师口令控制。