一、发射原理：

利用可乐瓶制成的水火箭发射原理基于物理学中的反冲原理。当向瓶内打入气体，瓶内空气压力增加，超过瓶口与橡皮塞结合的最大承受力时，瓶口与橡皮塞分离，瓶内水随之向后喷出，由此获得反作用力，使水火箭射出。

二、水火箭的制作：

1. 材料准备：收集3至6个2.25升的可乐瓶、剪刀、单面刀片、木塞、球类气针、圆珠笔芯、订书机、双面胶和彩色装饰纸等。

2. 制作过程：

a. 如图1所示，取一个可乐瓶，沿1/3的间距将其切成三等份，去除上部和底部。

b. 如图2所示，将另一个可乐瓶倒置，使其瓶口对准第一个可乐瓶的中段部分。

c. 如图3所示，将第一个可乐瓶的瓶口盖在第二个可乐瓶的瓶底，然后将中段瓶身盖在瓶口上，用双面胶固定。

d. 如图4所示，制作平衡翼，数量为4个，确保大小适中。

e. 参考图5安装平衡翼，保证稳定性和飞行方向。

f. 参考图6和图7装饰弹头，增强视觉效果。

3. 制作重点：

喷口是水火箭的关键部分，必须确保密封良好。气针在木塞中需保持密封，最好使用烧红的针尖穿孔。若仍有漏水，可在气针上加装圆珠笔芯，顶端露出水面，防止打气时气泡翻滚和漏水。

4. 水火箭结构示意图：

三、研究方法：

1. 水火箭竖直升高高度与瓶内水位的关系：通过实验测定，当水量为瓶体的1/4时，水火箭能达到最大高度。实验显示，气压与射程成正比，因为气压越大，喷水力量越强，水火箭的反冲力也越大。当水量超过1000毫升时，水火箭中的水未能喷完，由于气压降低而停止加速，同时增加的重量使水火箭更早受到重力影响而坠落。质量越大，所需动量越大，速度越快，动量越大。提高速度的方法是增加单位时间内的喷水量。因此，只有当水火箭内的气压与水量适当匹配时，才能实现更远和更高的飞行。

2. 提高水火箭稳定性：水火箭在上升过程中，常常不是竖直上升，而是横置或侧置。为了提高稳定性，需要考虑空气阻力的影响。水火箭顶部应为尖形以减小空气阻力，瓶体形状应接近流线型以便气流通过。确保在发射时水火箭保持竖直状态，可以使用三角架支撑。

3. 发射轨道对射程的影响：保持水量600毫升，发射仰角50度，分别使用无轨发射器和70厘米发射架发射水火箭，并记录结果。实验表明，有无轨道对射程影响不大，但在冲量较小时，无轨发射器容易使水火箭偏离预定方向。有轨发射器由于有两个支点，喷射时不易产生其他方向的分力，因此能精确直线前进。

4. 弹头重量对发射轨道的影响：保持水量600毫升，发射仰角50度，使用有轨发射器。依次增加弹头填充物质量为30克、40克、50克、60克，比较对发射轨道的影响。实验结果显示，未加填充物的弹头重心偏后，容易产生旋转。加填充物可调整重心位置，达到平衡。实验确定填充物约65克时效果最佳，重心位于首尾中点。

5. 发射仰角的影响：保持水量500毫升和前置填充物，使用有轨发射器。分别尝试发射仰角35度、45度、55度、65度、75度，比较对发射距离的影响。理论指出，发射仰角为45度时飞行距离最长，但实验发现50度至55度之间（约52度）时射程最远。仰角过小导致向上分力不足，爬升高度和射程受限；仰角过大则向上分力虽大，但向前分力不足，射程变短。

四、延伸制作：

1. 大型水火箭制作：熟悉基本制作后，可尝试更大规模的水火箭，使用轻质金属材料，并配备气泵提供气压。

2. 多级火箭制作：将多个水火箭绑在一起，通过一个进气孔提供气压，同时喷射水柱，提升飞行能力。

通过本课程的学习和实践，我们对火箭的发展历史有了深入了解，特别是中国火箭技术的发展历程，认识到火箭是航天事业的重要运载工具。中国虽在资金和技术上存在挑战，但通过国际合作，已成功发射多枚“长征系列”火箭和“神州二号”、“神州三号”宇宙飞船，为未来宇宙开发奠定了基础。