研究性学习——汽船.docxVIP

汽船 小组成员：陈昊龙，张一帆，孙奇，刘柯宏，张逸男，丰翔宇 辅导教师：高一鸣 一:摘要： 古人云水火不相容。但是在科学的帮助下，水和火却可以互帮互助，起到同一个作用——作动力。同质量下水蒸汽的体积几乎是水的2万倍。如果我们可以把这个体积的变化加以利用的话，那一定可以对我们生活起到很大帮助。我们的想法，是利用水汽化时体积增大，产生一定的压强，通过某种方式释放压强，从而使其成为动力。在完成第一步：“自带水”的研究后，我们在总结时想到了NA发动机（自然吸气发动机），于是我们想：我们的这个发动机，能不能自然吸水呢？在经过一番研究与实验后，我们做出了自己的——自然吸水蒸汽热动机。 二:背景： 在打开汽水时，总有一股气流 “袭击”我们的手掌，如果像这样的气流可以被利用，那是不是会十分有趣呢？我们的研究，就由此开始。 三:内容： 1：确定试验对象——蒸汽机。 2：理论基础：热值 体积膨胀系数 克拉贝龙方程 伯努利定理 船舶阻力 3：问题分析： 首先，通过查阅资料知道：石蜡（蜡烛）的热值约为4.3×104 kJ/kg，10g水由室温汽化大约要吸收33.6kJ。于是，我们选用质量约为15g的蜡烛用来加热20g的水。至于试验模型，我们选择了船，因为通过水蒸汽产生的压力有限，不足以产生特别大的反作用力。因此，这个实验必须在阻力很小的介质中进行，所以，我们决定用船来实验。 4：绘制草图，制作模型。 我们用塑料泡沫挖出船的形状，用来做载具，选择葡萄糖溶液的小玻璃瓶做水的容器，同时用铁丝做成架子用来固定小药瓶。在瓶口，我们用橡皮泥做成塞子，并插入小吸管作为排气管。在小瓶子下边，是用来加热的小蜡烛。实验证明，小船可以以一个较稳定的速度行驶。 5：结果分析。 实验证明，小船可以以一个较稳定的速度行驶。 6：提出问题。 编号 问题 解答 一 水量的多少对小船速度的影响 10ml左右效果最好（约为1/3） 二 小管（排气口径）数量对速度影响 小管数量为三个时效果最好 三 能否实现“自然吸水” 可以 7：改进方法。 用空心的管代替小药瓶，好吧……诶……晚了……那继续吧…… 把管弯起来，在里面注满水，之后把两边都伸进水里。点火！发射！啊不，开动。 实验证明，小船在蜡烛不灭的情况下可以一直摇摇晃晃的前进。 8：问题分析。 编号 问题 解答 一 小船为啥能一直动 管内原有的水沸腾后体积迅速增大，产生压强，使气体向后喷射，小船向前运动。同时，气体排出后，又产生一个压强差，使水再进入金属管内。如此反复，小船可以一直前进 二 金属管圈数与速度关系 在半径为1cm左右时，圈数为 三 火力大小与速度关系 当蜡烛为1个时，效率最高 四 管数量与速度关系 一个效率最高 9：反思总结 在制作过程中，大家都忘了塑料泡沫不耐热，导致烧坏模型，下次要细心。 弯铜管时，由于硬度较大不好弯，我们用了重武器，啊不是，是重工具，导致管身变形，影响结果。 不同的船型会有不同的粘滞阻力，所以选择一个合适的船型是十分必要的。 10：意义 有了这个我们不仅有了课余打发时间的工具。也我们认为，可以加大加热功率，调整排气口径，测试后用于短程河运和漕运。 四:参考文献 维基百科——伯努利定律 维基百科——克拉贝龙方程 百度百科——体积膨胀系数 百度百科——相变焓 百度百科——船舶阻力 百度百科——相对压强 五:其他 1二代 2一代 图表 3原理图