影响空气炮灭火效果因素的探究
郑芸芸 陈佳鑫
指导老师：杨生军 李兴忠 孙雯娟
克拉玛依市第十一小学
摘要：
本论文制作了空气炮并通过控制空气炮炮身直径、空气炮出气孔孔径、空气炮炮身长度、空气炮气球长度来探究影响空气炮灭火效果的因素。通过探究我们发现：空气炮中空气量越多，空气被压缩的程度越大，其灭火效果就越好。
1. 引言
2012年11月底，我们十一小学开展了首届“爱科学月”活动比赛，这次我们四年级的比赛项目是：空气炮灭火。比赛包括空气炮的原理介绍、空气炮的制作以及比赛过程都是在老师的指导下进行的，虽然最后我们大部分同学都完成了比赛，并且从中得到了许多快乐和知识，但是比赛后我却产生了这样一个疑问：难道老师教我们制作的空气炮的灭火效果就是最好的吗？哪些因素会影响空气炮的灭火效果呢？带着这些疑问我们找到了科学老师，当我们把疑问告诉老师后，老师并没有直接告诉我们答案，而是指导我们把这个问题作为一个对象来研究。我们通过网络、书籍等了解了空气炮灭火的原理及可能影响其灭火效果的因素，并且在老师的指导下制定了研究方案。 2. 实验
2.1 实验材料
卡纸、气球、胶带（窄）、剪刀、直尺、米尺、打火机、蜡烛
2.2 探究炮身直径对空气炮灭火效果的影响 发生变化的因素：空气炮炮身直径
为了尽可能减少误差，制定了保持不变的因素：1.由同一个人操作空气炮灭火；2.由同一个人测量空气炮的灭火距离；3.所用空气炮炮身长度应该保持一致；4.所用空气炮的气球长度应该保持一致；5.所用空气炮出气孔孔径应该保持一致。
2.2.1 制作4个空气炮，炮身直径分别为3cm、4cm、5cm、6cm；
剪取一块牛皮纸作为空气炮的封顶 把剪取的牛皮纸粘在空气炮筒一端 将气球固定在空气炮筒的另一端
制作出的4种不同炮身直径的空气炮 2.2.2 每种空气炮操作10次，寻找出能吹灭蜡烛的最远距离； 炮身直径为4cm的空气炮灭火图 2.2.3 将实验结果填在实验记录表中。
炮身直径为5cm的空气炮灭火图 测量空气炮灭火距离
2.3 探究出气孔孔径对空气炮灭火效果的影响 发生变化的因素：空气炮出气孔孔径
重新点燃蜡烛 为了尽可能减少误差，制定了保持不变的因素：1.由同一个人操作空气炮灭火；2.由同一个人测量空气炮的灭火距离；3.所用空气炮的炮身长度应该保持一致；4.所用空气炮的气球长度应该保持一致；5.根据实验2.2数据分析，选出所用空气炮炮身直径都为6cm。
2.3.1 制作4个空气炮，出气孔孔径分别为0.5cm、1cm、1.5cm、2cm、3cm、6cm；
用圆规量取孔径
用圆规画出孔径 孔直径为0.5cm 孔直径为2cm
2.3.2 每种空气炮操作10次，寻找出能吹灭蜡烛的最远距离；
孔直径为3cm 孔直径为1cm 孔直径为1.5cm 孔直径为6cm 孔径为2cm空气炮灭火图 2.3.3 将实验结果填在实验记录表中。
孔径为6cm空气炮灭火图 2.4 探究炮身长度对空气炮灭火效果的影响 发生变化的因素：空气炮炮身长度
为了尽可能减少误差，制定了保持不变的因素：1.由同一个人操作空气炮灭
火；2.由同一个人测量空气炮的灭火距离；3.根据实验2.3数据分析，选出所用空气炮出气孔孔径都为3cm；4.所用空气炮的气球长度应该保持一致；5.所用空气炮炮身直径都为6cm。
2.4.1 制作3个空气炮，炮身长度分别为20cm、25cm、30cm；
制作过程中 三种不同炮身长度的空气炮 2.4.2 每种空气炮操作10次，寻找出能吹灭蜡烛的最远距离； 2.4.3 将实验结果填在实验记录表中。
2.5 探究气球长度对空气炮灭火效果的影响 发生变化的因素：空气炮气球长度
为了尽可能减少误差，制定了保持不变的因素：1.由同一个人操作空气炮灭火；2.由同一个人测量空气炮的灭火距离；3.所用空气炮出气孔孔径都为3cm；4.所用空气炮炮身长度都为30cm；5.所用空气炮炮身直径都为6cm。
2.5.1 制作3个空气炮，气球长度分别为3cm、4cm、5cm、6cm；
四种不同长度的气球
长度为5cm的气球效果图 2.5.2 每种空气炮操作10次，寻找出能吹灭蜡烛的最远距离； 2.5.3 将实验结果填在实验记录表中。
3. 实验结果和讨论
实验2.2的实验结果如下表（其中“0”表示当次空气炮没将蜡烛吹灭）： 灭火距离（cm） 炮筒第一第二第三第四第五第六第七第八第九第十平均直径 次 次 次 0 0 次 0 0 次 10.5 0 次 0 0 0 0 次 0 13.5 次 0 0 次 0 0 0 次 7.5 值 10.5 3cm 11.5 12.5 4cm 15.5 21.5 5cm 16.5 0 15.5 16.5 18.5 19.2 19.5 20.5 22.5 0 0 19.5 19.5 17.5 0 0 6cm 19.5 23.5
17.5 20.5 20.1 通过上表中的平均值我们可以发现，随着炮筒直径的增大，空气炮的灭火距离逐渐变远，这说明空气炮的灭火效果跟炮筒直径有关：在其他条件保持一定的条件下，炮筒直径越大，空气炮灭火效果越好。
实验2.3的实验结果如下表（其中“0”表示当次空气炮没将蜡烛吹灭）： 出气灭火距离（cm） 孔直第一第二第三第四第五第六第七第八第九第十平均径 0.5cm 1.0cm 1.5cm 2.0cm 3.0cm 6.0
通过上表中的平均值我们可以发现，随着出气孔孔径的增大，空气炮的灭火次 0 15 0 19 0 27.5 次 0 次 8.5 次 11.5 0 20 21.5 26 0 次 0 0 20.5 0 28 0 次 11.5 次 0 次 11.5 次 0 0 24 0 36 0 次 值 11.5 10.9 0 18.9 17.5 18.5 17 20 20 0 18 21 24 0 19.5 20.5 21.5 22 22 29 0 0 23 31 0 23 23 34 23 24.5 21.1 25 0 0 21.8 28.5 25.3 距离逐渐变远，担当孔径增加到极限情况，即达到炮筒直径时，灭火距离反而缩短，这说明空气炮的灭火效果跟出气孔孔径有关：其他条件保持一定的条件下，在一定范围内，出气孔孔径越大，空气炮灭火效果越好。
实验2.4的实验结果如下表（其中“0”表示当次空气炮没将蜡烛吹灭）： 灭火距离（cm） 炮身第一第二第三第四第五第六第七第八第九第十平均长度 次 20cm 25cm 30cm
通过上表中的平均值我们可以发现，随着炮身长度的增大，空气炮的灭火距离逐渐变远，这说明空气炮的灭火效果跟炮身长度有关：在其他条件保持一定的条件下，炮身长度越长，空气炮灭火效果越好。
实验2.5的实验结果如下表（其中“0”表示当次空气炮没将蜡烛吹灭）： 灭火距离（cm） 26 34 31 次 29 0 35 次 30 0 38 次 31 33.5 42 次 33 0 0 次 34 35 45 次 0 36 0 次 35 38 0 次 38 40 46 次 40 43 47 值 32.9 37.1 40.6 气球第一第二第三第四第五第六第七第八第九第十平均长度 次 3cm 4cm 5cm 6cm
通过上表中的平均值我们可以发现，随着气球长度的增大，空气炮的灭火距离逐渐变远，这说明空气炮的灭火效果跟气球长度有关：在其他条件保持一定的条件下，气球长度越长，空气炮灭火效果越好。
30 20 24 31 次 0 24 28 35 次 34 29 31 38 次 37 34 35 42 次 0 39 39 0 次 0 43 42 45 次 0 47 47 0 次 0 0 0 0 次 35 49 50 46 次 36 0 0 47 值 34.4 35.6 37 40.6 4. 结论
通过控制空气炮炮身直径、空气炮出气孔孔径、空气炮炮身长度、空气炮气球长度等因素，我们发现炮身直径越大、一定范围内出气孔孔径越大、炮身长度越长、气球越长，空气炮的灭火效果就越好，这说明：空气炮中空气量越多，空气被压缩的程度越大，其灭火效果就越好。
5. 本论文的不足之处
我们的这次探究活动虽然取得了一些成果，但是由于知识量、思考等方面的欠缺，精力及时间的，所以论文中还有许多不足之处，比如说没有探究出出气孔孔径多大时，灭火效果会达到最佳，对实验数据的处理也不太合理等等。这将是我们以后继续探究过程中考虑和努力改善的方向。
