小小的制作,却蕴含着大大的科学秘密。今天,我要跟大家分享的是一个看似简单却充满趣味的小实验——“ 火机炮”。
这个小玩意儿不仅能够让我们在安全的前提下体验到一点“爆炸”的快感,更重要的是,它背后隐藏着物理学的基本原理。
央视节目中的火机炮
记得第一次接触“火机炮”时,是在一个周末的下午。那时,我正寻找一些有趣的科学实验来打发时间,偶然间在网上看到了关于“火机炮”的介绍。起初,我只是被它那炫酷的名字所吸引,但深入了解后才发现,原来这里面涉及到空气动力学、燃烧反应等知识。
于是,好奇心驱使我动手尝试制作了两版简易版本的“火机炮”,并通过两版本“火机炮”性能的对比实验及探究,证实了影响“火机炮”性能及威力的主要因素。
实验材料:酒精、打火机、PVC管、瓶盖、笔壳、502胶水、热熔胶、阻燃胶带、小塑胶球等。
实验工具:砂纸、剪刀、夹台、胶枪、小刀、烙铁、螺丝刀等。
第一版制作及测试
制作过程:
1、用烙铁割下两个瓶盖。把打火机的电子打火器拆下来,再拆一个笔壳。
2、把两个瓶盖用热熔胶粘起来。
3、在一端瓶盖上打三个孔把打火机和笔壳装上去。
4、打开另一端的瓶盖,喷入酒精,盖上盖子在笔壳里装湿纸巾,点一下打火键,纸巾就飞出去了。
第二版制作及测试
第一版威力太小了,我想做第二版。经过思考,我觉得是第一版酒精燃烧的空间太小了,没有太多的气体产生。于是,我打算在两个瓶盖中间加一节10厘米的PVC管。
1、先锯一个10厘米的PVC管。
2、把PVC管粘在两个瓶盖中间,把点火键移到PVC管的上面。
改进后测试,威力较非常大,这次的子弹是一个塑胶球,但是精准度不好。
加上红点瞄准器(激光笔),提高精度。安装激光后精准度大大提高。
实验与对比
为了进一步明确影响“火机炮”威力的主要因素,我从燃烧空间、酒精量、酒精浓度三个维度开展对比实验。
实验一:威力与燃烧空间关系
我分别将4ml酒精喷入第一版“火机炮”及第二版“火机炮”,使用相同质量的塑胶球子弹,结果第二版燃烧空间较大的“火机炮”所弹出的塑胶球弹出的距离较远。
实验结论:相同酒精浓度、酒精量的情况下,燃烧空间越大,燃烧越充分威力越大,燃烧空间越小威力越小。
实验二:威力与酒精量的关系
我两次分别将4ml、6ml酒精喷入第二版“火机炮”,使用相同质量的塑胶球子弹,结果喷入4ml酒精时塑胶球弹出的距离较远。
实验结论:相同燃烧空间、酒精浓度时,酒精越多,威力越大,酒精越少威力越小。
实验三:威力与酒精浓度的关系
我分别将4ml浓度分别为30%、75%的酒精喷入第二版“火机炮”,使用相同质量的塑胶球子弹,结果喷入浓度为75%酒精时,塑胶子弹弹出较远。
实验结论:在燃烧空间、酒精量相同的前提下,酒精浓度越高,威力越大,酒精浓度越低威力越小。
实验讨论
“火机炮”的主要原理是酒精燃烧时释放出巨大的能量使周围的气体温度升高、体积膨胀,在相对密闭的空间内,形成高温高压的状态,对外产生强大的压力,从而导致塑胶子弹弹出。
酒精燃烧所释放的能量受空间、酒精量、酒精浓度等因素影响,在单位时间内所释放的能量越大,则“火机炮”的威力就越大,
通过实验验证 “火机炮”威力在其他条件不变的情况下分别与燃烧空间、酒精量、酒精浓度呈正相关关系。