中国传统科技文化与STEM教育——火箭

2023-08-22 10:52 [来源:华声在线] [作者:李湘黔] [责编:黄爱民]

　　STEM知识素养

　　一、人文知识

　　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，用火箭焚烧了蜀军攻城的云梯，守住了陈仓。这是“火箭”一词第一次出现在文献中。不过，这个“火箭”只是在箭头后部绑附浸满油脂的麻布等易燃物，点燃后用弓弩射至敌方，达到纵火的目的，与现在所说的火箭完全不同。

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　　火药发明后，中国古代科学家运用火药燃烧产生的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”，就是利用了火药产生的反作用力，和现在的火箭已经比较类似；节日中使用的“流星”等烟花爆竹也和现在的火箭原理接近。公元1128年，南宋政权建立后，南宋、金和蒙古在频繁交战中，各方都使用了火器。公元1161年11月，金国侵略中原，南宋军队第一次使用了火箭武器——“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，并且对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叙述。当时民族英雄戚继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桶，在发射的时候点火，点燃敌方船只，能在水上作战中发挥奇效。

　　二、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，气体向下喷射而出，产生的反作用力让火箭获得一个向上的推力，从而实现加速升空。

　　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。火箭能使物体达到宇宙速度，克服或摆脱地球引力，从而进入宇宙空间。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

　　一、创意实践

　　自制“水火箭”

　　材料：

　　两个1.5 L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，用剪刀拦腰剪断，剪出一个平滑的圆口，保留带瓶口的那一部分。将另一个塑料瓶瓶底插入剪出的圆口中，用防水胶布固定（连接处要牢固粘贴，没有缝隙）。

　　2. 裁剪出四个尾翼，将其对称粘贴在没有被剪去瓶底的塑料瓶的瓶盖一侧，再用胶带固定。将头锥扣在尾翼的相对一侧，用胶布固定。

　　3. 选择一个与塑料瓶口直径相仿的橡皮塞。根据气门芯尾部大小，用在橡皮塞中心打穿一个小孔，将气门芯嵌入橡皮塞小孔中，用防水胶布固定密封。