核心概念
物理学
能量
牛顿定律
太空飞行
简介
如果你曾经在电视上观看过火箭发射，你可能会注意到火箭有多个级。火箭的某些部分会脱落并在大气中燃烧，而火箭的其余部分则继续前进。为什么会这样？尝试这个活动来找出答案，并使用气球制作你自己的二级火箭！
背景
想象一下，你背着一个沉重的背包在爬山。这需要大量的能量，对吧？现在想象一下，你想一直徒步到山顶，这样你就可以看到美丽的景色——但是当你徒步到一半时，你决定放下你的背包，这样你就不用把它背到山顶了。这意味着你徒步的后半段不会像前半段那样需要那么多能量。
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同样的概念也适用于发射火箭。将物体送入太空需要大量的能量。科学家和工程师没有建造一个单独的、巨大的火箭直飞入轨道，而是开发了多级火箭。当第一级火箭燃烧完燃料时，它会脱离并坠回地球。这使得火箭较小、较轻的第二级可以继续前进，而无需承受第一级的重量。这种方法总体上需要较少的燃料才能将物体送入轨道。
在这个项目中，你将用气球制作自己的二级火箭。当你给气球充气，然后松开喷嘴时，空气会从气球的后面排出。根据牛顿第三运动定律（对于每一个作用力，都有一个大小相等、方向相反的反作用力），这意味着气球会被向前推。这让你能够用一些常见的家庭用品制作一个简单（且安全！）的火箭。
材料
两个造型气球（是用来制作气球动物的长而细的气球，而不是圆形的。）
两根吸管
两个大型活页夹
纸巾筒
鱼线或细绳（鱼线通常效果更好，因为它摩擦力较低。）
剪刀
透明胶带或遮蔽胶带
另一人协助设置火箭
气球泵，使气球更容易充气（可选）
至少相隔几英尺的两件坚固的家具（可以将鱼线或细绳系在上面）——越远越好！
可以进行活动的开放空间
准备工作
鱼线很难看到——确保你警告其他人你正在进行这个项目，这样他们就不会撞到线上。
将鱼线穿过两根吸管。
将鱼线的两端系在两件坚固的家具上，并确保拉紧。线越长越好。
从纸板管上剪下一个小环（长度小于一英寸）。
在充气前拉伸气球以使其松弛。
步骤
将第一个气球充气至大约四分之三满。让你的助手捏住气球的喷嘴，但不要系上。或者，你可以使用活页夹夹住喷嘴，以防止气球放气。
将第一个气球的喷嘴穿过纸板环并将其压在侧面。确保不要让气球放气。
将第二个气球部分穿过纸板环，使其喷嘴朝向与第一个气球相同的方向。
小心地将第二个气球充气至大约四分之三满。你的目标是将气球充气，使其紧贴纸板环的内侧，并挤压第一个气球的喷嘴关闭。这可能需要一些练习——要有耐心！如果你有一个人抓住纸板环和第一个气球，而另一个人给第二个气球充气，会容易得多。如果你做得完美，你应该能够松开第一个气球的喷嘴而不使其放气。如果你有困难，你可以暂时捏住第一个气球的喷嘴。
用你的手指或活页夹捏住第二个气球的喷嘴。
用胶带将气球贴在吸管上，使气球沿着鱼线指向。尽力确保气球和吸管在一条直线上。如果气球非常弯曲并且吸管以一定角度扭曲，这将导致沿着鱼线的额外摩擦并减慢你的火箭速度。
你认为当你释放你的气球时会发生什么？
将气球拉到线的一端并释放两个喷嘴。发生了什么？你的两个气球与火箭的两个级有何相似之处？你的二级火箭比只有一个气球时能走多远？
额外挑战：尝试添加额外的气球来制作三级（或更多）火箭。
额外挑战：尝试垂直而不是水平地系你的绳子。你的火箭能飞多高？
额外挑战：进行测试以比较不同类型的火箭。如果你将你制作的二级火箭与两个气球并排且同时放气的单个火箭进行比较会发生什么？一种类型是否比另一种类型走得更远？
观察和结果
你应该观察到你的两个气球表现得像火箭的两个级。一个气球首先保持另一个气球的喷嘴捏合关闭，防止它们同时放气。因此，那个气球首先放气——就像火箭的第一级一样，将两个气球沿着绳子向前推。在它放气后，第二个气球的喷嘴被释放，它就像火箭的第二级一样——继续沿着绳子移动，同时将第一个气球留在后面（只要你没有把它们粘在一起）。理想情况下，这应该使第二个气球比必须继续拖着第一个气球的重量时走得更远。
如上所述，然而，这可能需要一些练习才能正确。很难让一个气球完美地捏合另一个气球的喷嘴。你可能会意外地让两个气球同时放气。如果发生这种情况，不要感到沮丧！就像真正的工程师一样，你可以从你的错误中学习并再次尝试。经过几次尝试，特别是如果你有其他人帮助保持气球捏合关闭，你应该能够使你的火箭工作。
清理
一旦你完成了活动，请立即取下你的鱼线；尽可能重复使用其他材料或扔掉。
[这个项目灵感来自美国宇航局的这个活动：气球分级。]
更多探索 来自《大众科学》的 压力之下：发射气球火箭 NASA 的火箭入门指南
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此活动由科学伙伴合作推出
