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你是否曾為火箭那一飛沖天的氣勢，憧憬不已、流連忘返呢？還是曾為那似乎艱深難懂的科學原理

及突飛猛進的現代科技，甘拜下風、五體投地呢？在進行水火箭的製作之前，就讓我們一起先來了

解火箭的歷史背景、演進過程以及飛行動力原理吧！

追溯源頭，中國是最早發明火箭的國家。「火箭」這個詞在三國時代就出現了。不過那時

的火箭只是在箭杆前端綁有易燃物，點燃後由弓引導射出，故亦稱「燃燒箭」。隨著原始火藥

的出現，火藥便取代易燃物，使火箭迅速應用到軍事中。唐末宋初已經有火藥用於火箭的文字

記載。這時的火箭雖然使用了火藥，但仍由弓弩射出。真正靠火藥噴氣推進而非弓弩射出的火

箭的外形，被記載於明代的書籍中。 原始火箭雖然沒有現代火箭那麼的複雜，但已經具有戰斗部（箭頭）、推進系統（火藥筒）、穩

定系統（尾部羽毛）和箭體結構（箭杆），完全可以認為是現代火箭的雛形。

世界上第一個試圖乘坐火箭上天的「航天員」也出現在中國。相傳在 14 世紀末期，中國

有位稱為「萬戶」的人，兩手各持一大風箏，請他人把自己綁在一把特製的座椅上，座椅背後

裝有 47 支當時最大的火箭。他試圖借助火箭的推力和風箏的升力來實現「升空」的理想。雖然最後功敗垂成並且他也獻出了生命，但他仍是世界上第一個想利用火箭的力量進行飛行的

人。今天，為了紀念這位傳奇式的人物，國際上將月球表面東方海附近的一個環形山以「萬戶」

命名。 雖然我們的祖先發明了火藥、火箭，但由於長期的封建統治，致使中華民族的聰明才智得不到充分發揮，科學技術因而停滯不前。儘管歐洲人在中國發明火箭的幾百年後才學會使用火

箭，然而現代火箭技術還是首先在歐洲得到了迅速發展。 13、14 世紀，中國的火箭技術與其他火藥兵器一同傳到阿拉伯、印度，然後又傳入歐洲。到 18 世紀後期，印度軍隊在抗擊英、法軍隊的多次戰役中成功地使用了火藥火箭（射程超過 1 公裡），因而推動了歐洲火箭技術的發展。 早期的火箭因缺乏準度與效果，只在戰爭中一度被用作武器，旋即中斷。直到 19 世紀初，英國威廉爵士利用鐵罐裝填黑色火藥，發展成重 4-19 公斤，射程 180-2700 公尺不等的燃燒火箭，先後用以攻打法國海港及丹麥首都哥本哈根，使這兩地成為火海，得到輝煌戰果。於是火

箭又被各國所重視，競相發展。到本世紀歷經一、二次世界大戰，火箭的發展， 大放異彩，尤以德國為最，而目前最有成就的的則推美國與蘇聯。

火箭的歷史

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一、第一枚液體燃料火箭（1926）：

世界上第一位製造火箭成功的，是美

國人羅柏•科達特。西元 1926 年，他在

自家的農場，發射三公尺長的火箭，利用

氧氣和汽油混合為燃料，總共飛行了兩秒

半鐘，飛行了五十六公尺遠，十二公尺

高，這個雖然不是一個很龐大的數字，但

卻是非常難能可貴的。在此之後，他又繼

續加以改良，在西元 1935 時，又成功的

發射了秒速達三百公尺的火箭。

二、第一枚人造衛星（史潑尼克一號）（1957）：

第二次世界大戰之後，美國和蘇俄把

德國的火箭技術人員及資料一併帶回。因

此，有關火箭的開發技術，就由美、蘇

火箭的歷史

兩國繼承了下來。1957 年，蘇聯利用火

箭，發射了第一枚人造衛星史潑尼克一

號（亦稱同伴者一號），成功地進入環繞

地球的軌道。因此第一個成功發射人造

衛星的國家是蘇俄。

三、太空梭（1981）：

以往的火箭都只能使用一次就報廢了，

既不經濟也不方便，因此為了取代舊式的火

箭，美國開發了太空梭，它可以多次往來太

空與地球之間。太空梭在發射升空時，像是

火箭一樣，筆直地發射上去。但是，由於太

空梭本身的推力不夠。所以，除了本體之外，

它還必須帶了一具裝滿液態氫的外部燃料箱

及左右兩邊各一具的固態燃料輔助火箭。

如果我們把充氣的氣球突然放掉，那麼氣球會一面噴出裡面的氣體，一面飛走。這看起

來好像是某種力量在對氣球作用，事實上這個力量並不是來自外界的推力或拉力，而是由氣

球本身所噴出的氣體的反作用力而產生的力量。舉一個例子：當你拿著槍在射擊時，當子彈

飛出的那一瞬間，槍本身也會向後產生了所謂的後座力，而這就是子彈發射時產生的反作用

力所造成的。其實更明顯的是大砲，在砲彈射出時，整門大砲會有很明顯的後座力產生，而

子彈及砲彈就是藉由這股反作用力發射出去的，而火箭正可比喻為砲彈，只不過沒有砲管罷

了。不論是前述的氣球或是子彈，都存在著一種能夠移動的力量，這種靠反作用的力量就是

「推力」。 火箭的推動原理，其實就是根據牛頓的第三運動定律：「每一作用力，必有一大小相等、

方向相反的反作用力。」我們可以假想有一密封的鋼筒，有兩個小孔，一個輸送燃料，一個

輸送氧氣。燃料燃燒後，產生熱氣，氣體膨脹，產生高壓，若沒有出口，則鋼筒會爆炸。若

有一出口，熱氣馬上衝出，鋼筒便成了一具有推進力的引擎。衝出的氣體產生推力，鋼筒就

因這種後噴氣體的反作用力而前進。噴口所噴出的氣體速度越快，即排氣的速度越快，則火

箭的速度也越快。根據牛頓第二定律，只要引擎一發動，火箭便得到加速度燃燒時間越久，

火箭所能達到的速度也越高。太空中，而且可使其速度脫離地心引力。

火箭的飛行原理

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火箭的構造

火箭裝載著液體或固體燃料，燃燒這些燃料，靠噴出氣體的力量飛行。然而在太

空之中並沒有空氣，無法將燃料燃燒，因此，必須要有可以產生氧氣的氧化劑，它們

多是液態氧、硝酸或過氧化氫。火箭必須載有燃料和氧化劑才能飛行。燃料和氧化劑

為固體型態的火箭，叫做固體燃料火箭，其燃料和氧化劑混合在一起，成為所謂的固

體推進劑，在沒有空氣的太空也會強而有力的燃燒。固體燃料火箭雖然構造簡單， 但是一旦點燃，就不能隨意熄滅，這是一大缺點。燃料和氧化劑成液態者的火箭， 就是液體燃料火箭，雖然能夠自由調節推力，但是必須攜帶箭筒，所以構造較為 複雜。

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嘿！光說不練可是做科學的頭號敵人喔！所以，現在我們就親手來製作兩個小小的實驗，看看各位

小科學家們能不能挑戰成功、完成任務呢？當然啦！工欲善其事，必先利其器，先準備好我們需要

的工具和材料吧！Let`s go！我們需要的器材有：剪刀 1 把、厚紙板一張、釘書機 1 把、吸管一支、火柴棒 1 盒、錫箔紙 1 張、蠟燭 1 根、長尾夾 1 支、打火機 1 個。

科學家實驗室

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認識了許多關於火箭的知識原理，也實際操作了幾項小實驗後，現在，要請聰明的你來想一想並寫

一寫下面的問題。記得喔！請先試著猜測或假設所觀察到的現象，並且加以詳細說明自己的理由或

原因。當然，若能以文字文主，圖片為輔，會讓人更加清楚、了解喔！

4、牛頓三大運動定律分別是什麼呢？請用自

己的方式加以詳細說明。

1、從「機翼模型」的實驗中，你發現了什麼？為什麼會產生這種現象呢？（請自

行假設判斷）

2、從「火柴火箭」的實驗中，你發現 了什麼？為什麼會產生這種現象呢？ （請自行假設判斷）

3、飛機與火箭同樣都可以飛行，但這兩者的飛行原理相同嗎？為什麼？（可分別說明

所運用的原理）

5、火箭利用劇烈燃燒向後排氣，排出的廢氣

亦施一反作用力，推動火箭前進。請你舉

出其他也是應用「作用力與反作用力」的

例子，越多越好喔！

（可將資料黏貼於後）

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資料補給站 （你可將蒐集到的資料或是需要補充的答案黏貼、書寫於此處，記得囉！多做多得，少做

多失；有付出才有傑出嘛！~~~）

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1、動量守恆：

水火箭的飛行原理

2、氣壓：

3、牛頓第三運動定律：

4、重力：

5、彈道飛行：

6、空氣阻力：

終於又到了令人期待的一刻囉！我們除了要製作自己專屬的水火箭外，還要知道水火箭能夠一飛

「沖」天的原理喔！現在就讓我們一同來瞧瞧，為什麼水火箭可以和火箭一般，一飛衝天？水火箭

和火箭又有什麼不同呢？趕快來瞧瞧，水火箭到底藏著什麼秘密在其中呢？記得要將答案寫下來。

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施放程序 說明 物理名詞 加水 利用動量守恆，使火箭飛的更快。 動量守恆

打氣 利用火箭內外空氣壓力差，產生作用力； 利用作用與反作用力，使火箭前進、

作用力與反作用力

發射 因地球重力作用，使火箭產生彈道飛行。 重力、彈道飛行 氣壓 發行時，空氣阻力將使火箭減速、停止。 空氣阻力

水火箭的施放程序

咦？為什麼如此不起眼的寶特瓶，竟然可以做成水火箭呀？嗯~~想必其中一定還有許多的幕後功臣啦！至於製作水火箭所需要設備、材料有哪些呢？還有，看似「不簡單」的水火箭，製作起來應該

很困難吧。嘿！放心啦，其實製作水火箭是很簡單滴！接著就會在這一併告訴大家的。

水火箭的設備

1、飛行器本體：飛行器本體就是用來發射的主體。一般而言，1250c.c.大小的寶特瓶比較

適合用來製作飛行器的本體，但如有特殊需要，也可以改變。至於製作飛行器所需要的寶

特瓶數量，則依作品不一而定，以一個基本造型的火箭而言，箭身包含 4片尾翼至少需要 2

個寶特瓶，如果是其他樣子，需要量可能會增加，但不管做成什麼樣子的飛行器，都要確

保它的裝飾不會影響飛行，並且尾端一定要有寶特瓶瓶口，方便聯結噴嘴，這樣飛行器本

體才能發射。

2、彈頭：飛行器如果有動力發射，但是缺乏飛行的輔助條件，那麼它還是不能完成飛行的

目的。彈頭的設計，就是讓飛行器射出後，能夠破除空氣的阻力，讓飛行更加順利。所有

的飛行器都必須加裝彈頭，它必須是尖的圓錐形，裝置在飛行器前方，才能讓飛行器發射

後不會受到空氣的阻擋而到處亂竄，但是為了安全起見，彈頭必須採用較軟的材質，才不

會在萬一射到人時發生危險。

3、噴嘴：噴嘴在此是一個特殊的設計，它既是一個控制水和壓力進出的開關，又是一個讓

飛行器固定發射架上的連接器。當我們的飛行器本體充水後，就要鎖上噴嘴，防止水流出，

並將之連接在打氣筒上打氣加壓，完成後裝置在發射架上，只要撥動它的一個鬆緊閥，水

連同空氣就會噴出，把飛行器發射出去。

4、發射架：飛行器有了動力，有了輔助飛行的配備，還需要一樣設備來決定它飛行的角

度和方向，那就是發射架。如前所述，當飛行器充氣加壓完成後，靠鬆開噴嘴，讓壓力將

水釋出，它獲得了反作用力而發絲，但那只是一種推進的有量，由於飛行器本身並沒有機

械力來控制它的飛行方向，因此，它必須靠著固定在已調整好角度如方向的發射架上，讓

飛行器按照我們希望的方向、角度甚至距離飛行，當然飛行時還需要儘量減低空氣的阻力，

才能完成一次良好的飛行。

5、打氣筒：打氣筒是要用來為飛行器充氣加壓的，一般踏車的打氣筒即可使用。

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水火箭的材料

水火箭的製作步驟

類別 名稱 數量 類別 名稱 數量

美工刀 1 支 雙面膠帶 1 卷

剪刀 1 支 電工膠帶 1 卷

發射架 1 組 泡棉火箭頭 1 個

打氣筒 1 個 發射噴嘴 1 個

切割墊 1 塊

直尺 1 支

1250cc

保特瓶

3-4 支

設備

鉛筆 1 支

材料

裝飾貼紙 1 張

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打造夢幻水火箭

知道怎麼製作水火箭，也蒐集好所有的設備和器材後，我們還是要先描繪出心目中最理想、最完美

的水火箭外貌。雖然大家在材料上面都大同小異，但是在外觀和功能上，我們可以做一些改變，甚

至是改造喔！凡是豫則立嘛！趕快設計出專屬於自己，最獨一無二的夢幻水火箭吧！

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1、實驗記錄表：

次數 發射角度 （ˍˍ度）

裝載水量 （ˍˍ㏄）

飛射距離 （ˍˍ公尺）

飛行特徵說明

１ 30∘

２ 200cc

３ 45∘

４ 400cc

５ 60∘

６

７

８

９

10

2、請歸納出最佳的發射狀況： 發射角度：ˍˍˍ ˍ，裝載水量：ˍˍˍ ˍ。

3、最遠的發射距離是ˍˍˍ ˍ公尺。

王牌紀錄員

哇！大家都好厲害喔！不但製作出別出心裁、全世界獨一無二的專屬火箭，就連那一飛沖天的氣勢，

都令人瞠目結舌、羨慕不已呢！不過，不要忘記我們還有一件非常重要的事情要處理喔！嘿嘿，那

就是要發揮客觀、實證的精神，紀錄下每一次水火箭的飛行數據和過程喔！

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沖天大賽

沖天大賽終於要開打啦！現在請大家拿著自己最夢幻的水火箭，一同參加這場刺激、緊張又有趣的

競賽。比賽內容分為個人造型賽及小組射遠賽，個人造型賽主要是針對水火箭的外觀、功能和裝飾

造型進行評分，而小組射遠賽則是分組使用水火箭，看哪一組的水火箭射得最遠喔！

●個人造型賽：

名次 第 1 名 第 2 名 第 3 名

姓名

評分

說明

●小組射遠賽：

名次 第 1 名 第 2 名 第 3 名

組別 第 組 第 組 第 組

射程 公尺 公尺 公尺

水量 cc cc cc

角度 ∘ ∘ ∘

●工作分配：

打氣： 發射： 測量：

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航向未來

從影片中，我們可以憧憬未來的航太科技將帶給人類無限的希望和發展，宇宙殖民？還是與火星人

有約？對人類生活、對社會秩序，都將帶來莫大的衝擊和改變。對科技日新月異、突飛猛進的現代

人而言，我們要抱持著怎樣的態度和心情，來面對千變萬化、瞬息萬變的未來呢？請說說看你自己

的看法吧！