第三课
制作方法：
1、 把打气筒的钳扣拆下。
2、 把三通与打气筒上的软管连好，并用细铁丝扎紧。
3、 用塑料管把气压表连在三通上，也扎紧。
4、 把拆下的钳扣用打气筒上的软管连在三通上，并扎紧。（如图1）
制作
图1 图2
2
同济大学科技节系列活动之第一届趣味科技竞赛——水火箭制作与发射 共青团同济大学委员会 大学生科技服务中心
一竞赛模型 图1 简易模型实物照片 二模型介绍 水火箭包括火箭体和降落伞两部分： 火箭体：主要包括火箭头舱、连接（伞）舱、动力舱、尾翼四个部分组成 降落伞：由尼龙薄膜制作而成 三材料说明 自备材料：3个1.25L 或1.5L的碳酸类饮料瓶（考虑到材料报废的问题，瓶子可适量多准备）、美化装饰材料等创意材料 主办方提供材料：专业喷嘴，尼龙薄膜（降落伞布），卡纸（尾翼），5mmKT板（可做伞仓连接件），双面胶带，502胶水，尼龙线，透明胶带等 主办方提供制作工具：美工刀，剪刀，尺等 四简要制作方法（建议方法，参赛组也可按照自己的方法进行制作） 1 火箭头舱 适量截去饮料瓶的顶部作为火箭头；按照附图1做出接口，准备与伞舱连接。
图2 火箭头舱及水火箭 2 连接（伞）舱 适量截取另一个饮料瓶的中间部分作为伞舱；以用于连接火箭头舱和动力（尾）舱，并放置降落伞。（提示：注意火箭头仓与连接（伞）仓的连接） 图3连接（伞）舱与尾翼 3 动力舱 由一个完整的1.25L或1.5L的碳酸类饮料瓶与专业喷嘴组成，喷嘴与普通瓶盖一样拧在瓶口即可。
图4 喷嘴与普通瓶盖对比 4 尾翼 参赛组自行设计。 6 降落伞 将尼龙薄膜剪成圆形，以圆心为中心在边缘选择若干对称点，用透明胶把棉线固定在选好的对称点上，棉线选择适当长度一起打结即可完成。 7 部件组合 （1）将尾翼黏在动力舱上。 （2）将伞舱套在动力舱底部粘牢。 （3）将火箭头套在伞舱上，并在火箭头上穿两根线，一根与伞舱相连，另一根与降落伞相连，以使火箭头在高空脱落时拉出降落伞。（至于降落伞具体如何打开请参赛者自行设计） 五发射方法 在动力舱内加入一定量的水，然后安装到发射架，用打气筒充气，然后按下发射架上的开关，水火箭通过动力舱内的气压将水喷出而获得向上的动力而飞出。（提示：具体发射过程在比赛现场将会有工作人员指导，动力舱的盛水量及气压直接影响发射后的滞空时间，参 赛小组需谨慎对待）
低通滤波：又叫一阶惯性滤波，或一阶低通滤波。是使用软件编程实现普通硬件RC 低通滤波器的功能。 适用范围：单个信号，有高频干扰信号。 一阶低通滤波的算法公式为： Y(n)X(n)(1)Y(n 1)αα=+-- 式中： α是滤波系数；X(n)是本次采样值；Y(n 1)-是上次滤波输出值；Y(n)是本次滤波输出值。 滤波效果1： 红色线是滤波前数据（matlab 中生成的正弦波加高斯白噪声信号） 黄色线是滤波后结果。 滤波效果2：
matlab中函数，相当于一阶滤波，蓝色是原始数据（GPS采集到的x（北）方向数据，单位m），红色是滤波结果。 一阶滤波算法的不足： 一阶滤波无法完美地兼顾灵敏度和平稳度。有时，我们只能寻找一个平衡，在可接受的灵敏度范围内取得尽可能好的平稳度。
互补滤波：适用于两种传感器进行融合的场合。必须是一种传感器高频特性好（动态响应好但有累积误差，比如陀螺仪。），另一传感器低频特性好（动态响应差但是没有累积误差，比如加速度计）。他们在频域上互补，所以进行互补滤波融合可以提高测量精度和系统动态性能。 应用：陀螺仪数据和加速度计数据的融合。 互补滤波的算法公式为： 1122Y(n)X (n)(X (n)Y(n 1))αα+=+-- 式中：1α和2α是滤波系数；1X (n)和2X (n)是本次采样值；Y(n 1)-是上次滤 波输出值；Y(n)是本次滤波输出值。 滤波效果 （测试数据）： 蓝色是陀螺仪 信号，红色是加 速度计信号，黄 色是滤波后的 角度。
. 互补滤波实际效果： .
卡尔曼滤波：卡尔曼滤波器是一个“optimal recursive data processing algorithm （最优化自回归数据处理算法）”。对于解决很大部分的问题，它是最优，效率最高甚至是最有用的。他的广泛应用已经超过30年，包括机器人导航，控制，传感器数据融合甚至在军事方面的雷达系统以及导弹追踪等等。近来更被应用于计算机图像处理，例如头脸识别，图像分割，图像边缘检测。 首先，用于测量的系统必须是线性的。 (k)(k 1)(k)(k)X AX BU w =-++ (k)(k)(k)Z HX v =+ (k)X 是系统k 时刻的状态，(k)U 是系统k 时刻的控制量。(k)Z 是系统k 时 刻的测量值。A 和B 为系统参数，(k)w 和(k)v 分别表示过程和测量的噪声，H 是测量系统参数。 在进行卡尔曼滤波时： 首先进行先验预测： (k 1|k)(k |k)(k)(k)X AX BU w +=++ 计算先验预测方差： '(k 1|k)(k |k)(k)P AP A Q +=+ 计算增益矩阵： (k 1)(k 1|k)'/((k 1|k)'(k 1))Kg P H HP H R +=++++ 后验估计值： (k 1|k 1)(k 1|k)(k 1)(Z(k 1)(k 1|k))X X Kg HX ++=++++-+ 后验预测方差： (k 1|k 1)(1(k 1))(k 1|k)P Kg H P ++=-++ 其中，(k)Q 是系统过程激励噪声协方差，(k)R 是测量噪声协方差。 举例说明： （下文中加粗的是专有名词，需要理解） 预测小车的位置和速度的例子（博客+自己理解）:
发射原理 水火箭又称气压式喷水火箭、水推进火箭。是利用废弃的饮料瓶制作成动力舱、箭体、箭头、尾翼、降落伞。灌入三分之一的水，利用打气筒充入空气到达一定的压力后发射。是利用水和空气的质量之比（水的密度是空气的771倍），压力空气把水从火箭尾部的喷嘴向下高速喷出，在反作用下，水火箭快速上升，加速度、惯性滑翔在空中飞行，像导弹一样有一个飞行轨迹，最后达到一定高度,在空中打开降落伞徐徐降落的火箭模型。 用橡皮塞紧的可乐瓶，形成一个密闭的空间．把气体打入密闭的容器内，使得容器内空气的气压增大，当超过橡皮塞与瓶口接合的最大程度时，瓶口与橡皮塞自由脱离，箭内水向后喷出，获得反作用力射出．水火箭和火箭最大的不同，在於其推进的媒介由高温空气变成水而已。在发射水火箭前会灌入空气达一定压力，由於高压会自然向低压流去，故在喷嘴被打开时，空气自然向喷嘴流去，但由于水挡在前方，故水会被空气推出火箭，而火箭也藉此获得向前的速度。 水火箭的制作 1.材料准备： 3~6个的可乐瓶、剪刀、单面刀片、木塞、球类气针、圆珠笔芯、订书机、双面胶、彩色装饰纸．桌布等轻便不透风的材质 2.制作过程： 1机翼制作。用剪刀将X光片裁成大小相同的直角梯形28块，梯形长12cm，高6cm，斜腰和长底夹角约45度。另裁4个同上规格但高为8cm，短底相连接两面重叠的梯形（用作机翼的表面）。用双面胶将7小块梯形紧密粘成一个厚的梯形，使之平直平坦，然后用一个大的双面梯形将其紧密包住并粘紧。为使机翼的厚面平整，可用剪刀或小刀修平修直，然后将机翼的厚面用绝缘胶封住。最后，将机翼两边长出的部分向外折成90度。这样，按上述方法将其余的X光片做成三个机翼。 2 机身制作。取一个健力宝瓶（瓶头弧线过度比较自然，作火箭头利于减小空气阻力）在离下端11cm处将其横截剪开,用绝缘胶将带瓶口的部分粘紧在另一个瓶子的底部，用绝缘胶在接口处多缠绕几圈以牢固。 3 气塞制作。取一个4号的软胶塞，用开洞工具在胶塞的底部正中处开一个比气门芯套筒稍小一点的平直洞，然后用小刀横切去细端约；将气门芯套筒上一个面积较大的“戒指”（五金店有卖），从软胶塞的细端往上把气门芯装好，套上一个同样的“戒指”，拧上螺丝，稍微紧就可以。最后将气塞用磨刀石磨成圆柱体，达到刚好能够完全进入可乐瓶口或稍紧一点，装上气门芯即可使用。 4 炮头制作。取一个3号软胶塞用小刀将其削尖且圆滑。 5 组装机翼。取一个健力宝瓶剪一个长比机翼长稍长的两面相通的圆柱体，然后用透明胶和绝缘胶将4个机翼4等分紧密粘好。最后，将粘好机翼的圆柱体套在水火箭的底部使其与瓶口相平（这不一定是最佳位置，可在飞行实践中上下调节寻找确定），用绝缘胶缠绕粘紧。 6 其他。为增大气塞和瓶口的接触面以增大瓶内气压，可用小刀将气塞大端削细一点并使之圆平粗糙。由于机身增长了一节做火箭头，火箭头部分较轻不平衡，可适当往里面塞纸以达到平衡。为尽可能减小空气阻力，将用软胶塞做成的炮头用502胶水在火箭头瓶口粘好。
绪论：本章介绍数字信号处理课程的基本概念。 0.1信号、系统与信号处理 1.信号及其分类 信号是信息的载体，以某种函数的形式传递信息。这个函数可以是时间域、频率域或其它域，但最基础的域是时域。 分类： 周期信号/非周期信号 确定信号/随机信号 能量信号/功率信号 连续时间信号/离散时间信号/数字信号 按自变量与函数值的取值形式不同分类： 2.系统 系统定义为处理（或变换）信号的物理设备，或者说，凡是能将信号加以变换以达到人们要求的各种设备都称为系统。 3.信号处理 信号处理即是用系统对信号进行某种加工。包括：滤波、分析、变换、综合、压缩、估计、识别等等。所谓“数字信号处理”，就是用数值计算的方法，完成对信号的处理。 0.2 数字信号处理系统的基本组成 数字信号处理就是用数值计算的方法对信号进行变换和处理。不仅应用于数字化信号的处理，而且
也可应用于模拟信号的处理。以下讨论模拟信号数字化处理系统框图。 （1）前置滤波器 将输入信号x a(t)中高于某一频率（称折叠频率，等于抽样频率的一半）的分量加以滤除。 （2）A/D变换器 在A/D变换器中每隔T秒（抽样周期）取出一次x a(t)的幅度，抽样后的信号称为离散信号。在A/D 变换器中的保持电路中进一步变换为若干位码。 （3）数字信号处理器（DSP） （4）D/A变换器 按照预定要求，在处理器中将信号序列x(n)进行加工处理得到输出信号y(n)。由一个二进制码流产生一个阶梯波形，是形成模拟信号的第一步。 （5）模拟滤波器 把阶梯波形平滑成预期的模拟信号；以滤除掉不需要的高频分量，生成所需的模拟信号y a(t)。 0.3 数字信号处理的特点 （1）灵活性。（2）高精度和高稳定性。（3）便于大规模集成。（4）对数字信号可以存储、运算、系统可以获得高性能指标。 0.4 数字信号处理基本学科分支 数字信号处理（DSP）一般有两层含义，一层是广义的理解，为数字信号处理技术——DigitalSignalProcessing，另一层是狭义的理解，为数字信号处理器——DigitalSignalProcessor。 0.5 课程内容 该课程在本科阶段主要介绍以傅里叶变换为基础的“经典”处理方法，包括：（1）离散傅里叶变换及其快速算法。（2）滤波理论（线性时不变离散时间系统，用于分离相加性组合的信号，要求信号频谱占据不同的频段）。 在研究生阶段相应课程为“现代信号处理”（AdvancedSignalProcessing）。信号对象主要是随机信号，主要内容是自适应滤波（用于分离相加性组合的信号，但频谱占据同一频段）和现代谱估计。 简答题： 1．按自变量与函数值的取值形式是否连续信号可以分成哪四种类型? 2．相对模拟信号处理，数字信号处理主要有哪些优点? 3．数字信号处理系统的基本组成有哪些？
《水火箭的制作与发射》电子教案
水火箭的制作与发射 实践活动记录卡 第组： （一）制作水火箭： 1．取一个可乐瓶，去掉底部的一部分，留下上半锥体部分备用； 2．再取一个可乐瓶，将备用的锥体套在其底部，用胶布粘牢； 3．裁剪一张质地较硬的纸，制成圆锥体，套在备用的圆锥体瓶上，用胶布粘牢；取两个可乐瓶，截取它们的中部，将它们压平后剪出尾翼的形状，将尾翼与瓶体粘牢，安装要对称、牢固； 4．对组装好的水火箭进行调试后，装进适量的水，塞上带气门芯的橡皮塞，打气直到发射。【附：简易制作流程】 （二）记录思考：通过看视频或制作，经过这一次水火箭的试飞之后，你发
《水火箭的制作与发射》教学案例 教学过程： 一、分层导入 1. 猜谜语看视频： ①课前看航模视频 鹰击长空，自由翱翔，恐怕是每个人心里都藏着的一个飞翔的梦。“放飞梦想，就是我们航模爱好者的最大心愿!”何聪发凭其扎实过硬的航模技术和精彩绝伦的飞行表演在全国航模运动圈子里小有名气。当“航模从我头顶呼啸而过时，出于对自由和飞翔向往的天性，我一下子就迷上了航模;看着小小的航模，在天空中做出各种真飞机都做不到的动作时，那种成就感真的无法言表!” 何聪发，他玩航模，玩进了人民大会堂！航模飞行技术让何聪发得到了观众的欢呼与支持。 ②猜谜语—用成语“聚精会神”猜四大名著之一 茫茫宇宙，蕴藏着无限的奥秘。早在明朝吴承恩就在《西游记》中就有这样的想象： 【《西游记》以其丰富奇特的想象引人入胜，很多幻想，如：千里眼、顺风耳、腾云驾雾、呼风唤雨、上九天揽月、下五洋捉鳖及一个筋斗十万八千里、一根汗毛吹出无数小猴等，在今天已成为现实：望远镜（雷达）、电话、飞机、人工降雨、登月工程、核潜艇及宇宙飞船、现代克隆技术。】 ③看神舟十号发射动画 特别是近几年，世界航天技术有了突飞猛进的发展。下面就让我们一起看看神舟十号发射的壮观场景。这样的画面让人激情澎湃，热血沸腾。事实上，很多发明创造都来自于生活，来自于你会不会玩。 2.玩气球看制作： ①玩气球，把气球吹足气后再放开，观察气球是怎样运动的，你认为是什么原因让气球飞出去的？ 看来，喷出的气体可以使物体向反方向运动。如果喷出的是水，会是怎样的效果呢？这就是我们今天要解决的问题。相信在大家的共同努力下，一定能够顺利完成。 ②观看水火箭的简易制作，让学生充分发表自己对水火箭的评价意见，提出问题，找出疑点，由此进入水火箭的制作设计活动。教师出示水火箭实物，学生描述水火箭有哪几部分组成。（强调：安全环保、安静思考） 水火箭是利用压缩空气与水的作用与反作用，当水向后被喷出时，塑料瓶内的空气就受力向前冲，因为其原理与火箭相同，但喷出的是水，所以称之为“水火箭”。水火箭是利用碳酸饮料瓶制作成动力舱、箭体、箭头、尾翼的火箭。瓶内注入一部分水，在瓶口塞上一个装有气门嘴芯的橡皮塞，利用高压打气筒充入空气到达一定的压力后橡皮塞脱离瓶口，瓶内水和气迅速喷出，在反作用下发射升空，推动箭体向上运动的过程。 二、室内制作水火箭： 制作水火箭时，可以把全班学生分成若干个小组，在小组的努力下共同完成一枚，要充分发挥学生的主观能动性，让每个学生自己动脑、自己动手，在做中学，学中做，在同学的互相协作中完善作品，通过活动使每个学生都会用可乐瓶制作水火箭。以1.25升装的可乐瓶为例：
第一章信号 1.信息是消息的内容，消息是信息的表现形式，信号是信息的载体 2.信号的特性：时间特性，频率特性 3.若信号可以用确定性图形、曲线或数学表达式来准确描述，则该信号为确定性信号 若信号不遵循确定性规律，具有某种不确定性，则该信号为随机信号 4.信号分类：能量信号，一个信号如果能量有限；功率信号，如果一个信号功率是有限的 5.周期信号、阶跃信号、随机信号、直流信号等是功率信号，它们的能量为无限 6.信号的频谱有两类：幅度谱，相位谱 7.信号分析的基本方法：把频率作为信号的自变量，在频域里进行信号的频谱分析 第二章连续信号的频域分析 1.周期信号频谱分析的常用工具：傅里叶三角级数;傅里叶复指数 2.利用傅里叶三角级数可以把周期信号分解成无穷多个正、余弦信号的加权和3频谱反映信号的频率结构，幅频特性表示谐波的幅值，相频特性反映谐波的相位 4.周期信号频谱的特点：离散性，谐波性，收敛性 5.周期信号由无穷多个余弦分量组成 周期信号幅频谱线的大小表示谐波分量的幅值 相频谱线大小表示谐波分量的相位 6.周期信号的功率谱等于幅值谱平方和的一半，功率谱反映周期信号各次谐波的功率分配关系，周期信号在时域的平均功率等于其各次谐波功率之和 7.非周期信号可看成周期趋于无穷大的周期信号 8.周期T0增大对频谱的影响：谱线变密集，谱线的幅度减少 9.非周期信号频谱的特点：非周期信号也可以进行正交变换； 非周期信号完备正交函数集是一个无限密集的连续函数集； 非周期信号的频谱是连续的； 非周期信号可以用其自身的积分表示 10.常见奇异信号：单位冲激信号，单位直流信号，符号函数信号，单位阶跃信号 11.周期信号的傅里叶变换：周期信号：一个周期绝对可积à傅里叶级数à离散谱 非周期信号：无限区间绝对可积à傅里叶变换à连续谱 12.周期信号的傅立叶变换是无穷多个冲激函数的线性组合 脉冲函数的位置：ω＝nω0 , n=0,±1,±2, ….. 脉冲函数的强度：傅里叶复指数系数的2π倍 周期信号的傅立叶变换也是离散的； 谱线间隔与傅里叶级数谱线间隔相同 13.信号的持续时间与信号占有频带成反比 14.信号在时域的翻转，对应信号在频域的翻转 15.频域频移，时域只有相移，幅频不变；时域相移，只导致频域频移，相位不变
水火箭的制作与发射实践活动 一、水火箭简介： 水火箭又称气压式喷水火箭、水气推进火箭。是利用废弃的碳酸饮料瓶制作成动力舱、箭体、箭头、尾翼的火箭。瓶内注入一部分水，在瓶口塞上一个装有自行车内胎气门嘴芯的橡皮塞，利用高压打气筒充入空气到达一定的压力后橡皮塞爆发，瓶内水和气迅速喷出，在反作用下发射升空，推动箭体冲向空中。 活动具有以下特点： 1、材料易得，废物利用； 2、制作简单，发射简便，每个中学学生均可操作； 3、趣味性强，一般可发射十几米高或数十米远； 4、安全性好，寓教于乐，蕴含一定的创造性和趣味性； 二、活动目标： 1、使学生初步了解火箭发射的有关科学知识，懂得水火箭的原理，了解火箭发射的历史； 2、通过水火箭制作与发射实践活动，让学生体验整个设计制作过程，培养学生的团队合作，科学探究意识及认真细致、敢于创新、一丝不苟的科学态度，培养学生热爱科学、热爱航天的兴趣，激励他们以科技创新报国的精神。 3、为了提高火箭发射高度，让学生学分析优化设计方案，提高试验效果的科学工作方法，逐步提高学生的创造能力； 4、提高同学们的动手、动脑能力和培养积极探索、勇于创新的精神。 三、活动准备： 1、教师准备： ①一个完整的水火箭模型。 ②带气门嘴、气门芯的橡皮塞，课前由教师制作。方法是：在橡皮塞的正中心，用手电钻按自行车门嘴的筒管的直径大小，钻一个小孔，把气门嘴固定在橡皮塞上。 ③观看视频资料，了解有关火箭发射的历史资料，了解火箭发射的原理（可以是网上查找），由学生负责整理和汇报收集到的资料。
④让八年级六班学生尝试制作、发射一下，记录大致的体会，并把尝试制作与发射中所遇到的问题带进课堂，尝试制作的模型也带进课堂。 ⑤时间安排：（2015年上期第14周物理实践时间和第15周物理实践时间）。 2、场地： 做水火箭——多媒体教室，科技活动室； 发射场地——学校操场; 3、器材： 发射架(铁架台代替)雪碧瓶透明胶带电工胶带 塑料垫板(做尾翼) 剪刀带气门嘴、气门芯的橡皮塞 高压打气筒自来水及水桶 4、制作方法： 1．取一个雪碧瓶，去掉底部的一部分，留下上半锥体部分备用； 2．再取一个雪碧瓶，将备用的锥体套在其底部，用胶布粘牢； 3．剪一个塑料垫板，制成圆锥体，套在备用的圆锥体瓶上，用胶布粘牢；取两个雪碧瓶，截取它们的中部，将它们压平后剪出尾翼的形状，将尾翼与瓶体粘牢，安装要对称、牢固； 4．用手电钻在橡皮塞正中钻一个洞，刚好将气门嘴装进去；对组装好的水火箭进行调试后，装进适量的水，塞上橡皮塞，打气直到发射。 四、活动过程： 1、以神舟九号升天视频资料导入教学，导出设计活动课题。 2学生（有相机的带相机），收集整理、反馈信息、资料。 3、老师示范，并作简要讲解，有的问题可与学生共同讨论得出解决方案。 4、发射时橡皮塞塞得越紧，瓶内充的气体越多，发射越高。因此要用力将皮塞塞进瓶口，并用活动板手把螺帽拧紧，使塞与瓶口接触面增大，靠得更紧。 5、瓶内注水约在1/3左右，可多次实验来决定。瓶内的大气压大约在4～5个大气压。超过5个大气压瓶体容易破裂。 五、水火箭制作与发射试验： 1、两个同学为一组做水火箭，突出设计成分，增加外观设计要求：符合“水火箭”项目基本要求，注重创新与创意，能体现火箭发展前瞻性，设计风格鲜明，色彩搭配合理，工艺制作精美等。 2、通过水火箭的多次发射实验探究，找出提高水火箭发射距离的要素是什么？
一、水火箭的飛行原理 水火箭的飛行原理與一般能發射人造衛星，使之環繞地球旋轉的火箭，和飛離地球前往月球所使用的火箭，以及為了探測火星、金星的狀況而發射載有觀測儀的火箭是一樣的，只是動力不同而已。 現在，就讓我們來看看有關火箭的飛行原理和構造吧! 1.火箭的飛行原理： （作用力與反作用力定力也就是牛頓第三運 動定律） 子彈發射時，槍會向後座彈，這是因為子彈 發射出去產生的力，反作用於槍的本身，使槍 往後座彈的緣故。 如果將機槍裝載在平台車上，連續擊發子 彈，平台車就會往後移動。 這個時候的槍可以比作火箭引擎，子彈可比 作燃料燃燒所得的氣體，平台車則可比作火箭; 也就是說火箭飛行和槍擊發子彈的原理相同。 火箭的內部和周圍的壓力差變成它的推 力，也就是由引擎內燃料燃燒所生成的高壓氣 體，經由噴嘴加速噴出。這可以用一般氣球舉 例來加以說明。 如右下圖所示，當氣球一經吹脹，球內的壓 力較它外面周圍的壓力高。然而，這時的氣球 僅僅不過吹脹而已，它輕飄飄的，尚無法飛 起。 這時打開氣球的吹氣口。內部的高壓空氣-- 下子就放出，產生一股衝力，使得氣球會向敬 氣的反方向飛射出去。 而火箭就是運用氣球飛射的原理持續飛 行，它的引擎被設計為盡可能長時間地製造出 高壓氣噴出高壓氣體，通過噴嘴放出去 ，使它
能飛得更高更遠。 為了盡可能長時間產生高壓氣體，火箭就必須 儲存大量的燃料。 因此，當火箭和其他交通工其所儲存的燃料 重量比例作一比較時，即可發現汽車、柴油車 等所儲存的燃料並不多，但飛機、火箭等就儲 存了相當多的燃料;而火箭所儲存的燃料接近 其總重量的90%，所以可以說它的內部構造 大部分是儲存燃料的容器。 水火箭的飛行原 理與上面所說的一 樣，只是其動力來源 是打氣筒打入的高 壓氣體將內部的水 快速噴出產生的。接 著來介紹水火箭的 發射程序運用原理。 二、水火箭發射程序與運用原理： 1﹑加水→依據動量守恆(牛頓第三運動定律)，可增加反作用力。 因為保特瓶容納的空氣有限，在噴氣嘴打開的瞬間，空氣一下就衝出來了，以致水火箭所獲得的動量變化小(或反作用力小)，飛行的速度及距離就小。而加入水後，壓縮空氣將水向外推，當水流高速向外衝出時，水火箭所獲得的動量變化就很大(反作用力增加)，也就能推動水火箭向上升空。 2﹑打氣→增加壓力艙內的氣壓，以便快速將水排出。 單位面積中所受空氣的作用力稱為壓力。P＝F/A ；P：壓力F：作用力 A：面積 故壓力愈大，所產生的作用力也愈大，反作用力也愈大。 3﹑發射→作用力與反作用力(牛頓第三運動定律) 牛頓第三運動定律：如果以一力推（拉）一物體時，該物體會以相等大小的力推（拉）施力者。 1.灌得飽飽兒的氣球，裡頭充滿了空氣。 2.把吹氣口鬆開，空氣就會從吹氣口咻咻咻的跑出來。
材料准备 2~6个2.25L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、彩色装饰纸．桌布等轻便不透风的材质 制作过程 1.增压塞制作：用小刀切下橡皮塞较粗的一端，切口直径为 2.3cm，穿过小孔装上气门芯、胶管、和螺帽，将橡皮塞用力塞进瓶口内，其露在瓶口外的部分不超过约2mm；用剪刀在饮料瓶盖中间挖一个直径约12mm的孔，以便使旋紧瓶盖时仅让气门芯露在外面。 2.侧翼的制作：用硬纸片剪下侧翼四个，为了使火箭飞行时有较好的稳定性，侧翼必须有较高的硬度，如果纸片片硬度不够，可将两片或三片粘叠在一起制作，剪好侧翼后，将“粘贴爪”交替地折回两侧，用透明胶带对称地粘贴在火箭的下部侧面。 3.取出其中一个可乐瓶，大约以1/3的间距切成三等份．如图2,留下瓶口及中段部分，将第二个可乐瓶倒过来．如图3,将第一个的瓶口盖在第二个可乐瓶的瓶底，再将第一个的中段瓶身盖在第二个可乐瓶的瓶口．盖上后，用双面胶粘紧．再找出一个硬纸板，剪出平衡翼，平衡翼的数量为4个.太大的平衡翼很重，太小的起不了平衡作用． 4.制作降落伞，将一张正方型的桌布对边折，再对边折，以中点为心，对折2次，用剪子剪下多余部分，使它成圆形，贴好线。1 准备材料。三四个2.5升的健力宝瓶或可乐瓶，若干X光片，几个化学器材用的3号和4号软胶塞，一整套单车气门心，剪刀、小刀各一把，透明胶、双面胶和绝缘胶布，502胶水一支。 5.(1)机翼制作。用剪刀将X光片裁成大小相同的直角梯形28块，梯形长12cm，高6cm，斜腰和长底夹角约45度。另裁4个同上规格但高为8cm，短底相连接两面重叠的梯形（用作机翼的表面）。用双面胶将7小块梯形紧密粘成一个厚的梯形，使之平直平坦，然后用一个大的双面梯形将其紧密包住并粘紧。为使机翼的厚面平整，可用剪刀或小刀修平修直，然后将机翼的厚面用绝缘胶封住。最后，将机翼两边长出的部分向外折成90度。这样，按上述方法将其余的X光片做成三个机。(2) 机身制作。取一个健力宝瓶（瓶头弧线过度比较自然，作火箭头利于减小空气阻力）在离下端11cm处将其横截剪开,用绝缘胶将带瓶口的部分粘紧在另一个瓶子的底部，用绝缘胶在接口处多缠绕几圈以牢固。(3) 气塞制作。取一个4号的软胶塞，用开洞工具在胶塞的底部正中处开一个比气门芯套筒稍小一点的平直洞，然后用小刀横切去细端约0.6cm；将气门芯套筒上一个面积较大的“戒指”（五金店有卖），从软胶塞的细端往上把气门芯装好，套上一个同样的“戒指”，拧上螺丝，稍微紧就可以。最后将气塞用磨刀石磨成圆柱体，达到刚好能够完全进入可乐瓶口或稍紧一点，装上气门芯即可使用。(4) 炮头制作。取一个3号软胶塞用小刀将其削尖且圆滑。(5) 组装机翼。取一个健力宝瓶剪一个长比机翼长稍长的两面相通的圆柱体，然后用透明胶和绝缘胶将4个机翼4等分紧密粘好。最后，将粘好机翼的圆柱体套在水火箭的底部使其与瓶口相平（这不一定是最佳位置，可在飞行实践中上下调节寻找确定），用绝缘胶缠绕粘紧。(6) 其他。为增大气塞和瓶口的接触面以增大瓶内气压，可用小刀将气塞大端削细一点并使之圆平粗糙。由于机身增长了一节做火箭头，火箭头部分较轻不平衡，可适当往里面塞纸以达到平衡。为尽可能减小空气阻力，将用软胶塞做成的炮头用502胶水在火箭头瓶口粘好。按以上方法一个简单的水火箭便制作完成。根据我们研制的水火箭，通过实践的改进，水平方向飞行可达160米左右，竖直方向飞行可达40~50米。 水火箭发射方法：1. 水量调控。水火箭用水量和火箭容气空间有一定的比例，不能太多也不能太少，最佳用水量约为火箭容气空间的1/4到2/5之间（2.5升的空间大约装600毫升左右，可多试验几次寻找确定）。
水火箭的制作实验报告 一、实验启发： 多动手，多动脑，善于发现生活中的点点滴滴，生活变得更美好。通过和朋友们的协 作，经过艰辛的努力终于完成了水火箭的制作。 二、实验原理 水火箭：用塞子塞紧的雪碧瓶，形成一个封闭的空间?把气体打入密闭的容器内，使得容器内空气的气压增大，当超过橡皮塞与瓶口接合的最大程度时，瓶口与橡皮塞自由脱离，箭内水向后喷出，获得反作用力射出，从而是火箭的箭身升空。 三、实验材料 1雪碧瓶：5个，用来制作箭身和其他部位。 2、刻度尺一把，用来量取裁切泡沫和纸板 3、胶带、双面胶（要耐用一点的） 4、双面胶：制作箭翼及固定箭翼用。 5、记号笔：画线用。 6、大剪刀、纸板、 7、一次性餐桌布 8、风筝线 注意事项： 1各个连接件要牢固。 2、用一次性餐桌布做降落伞使其容易脱出来 3、伞线不宜太长，并有一定弹性。 4、要有尾翼，有导向的发射架。 5、选择合适大小和硬度的瓶塞，使上升的作用力更大。 6、平衡翼不太大和太小的起不了平衡作用 四、实验过程： 1取出其中一个雪碧瓶，剪取圆滑的一段。 2、将第二个雪碧瓶倒过来?将截取段分别连在瓶底和瓶口处，用胶布连牢。 3、去两段截取段按图压平，剪出平衡翼，平衡翼的数量为3个 4、翻开尾翼里面贴上双面胶带粘贴住，并再贴一张有双面胶的白纸 5、贴牢后，沿短边、斜边用防水贴布再贴圈。 6、将梯形底边一公分处，往外折起90° 7、再将四片尾翼平均粘贴于瓶上 8、火箭头直接由雪碧瓶的上半部分做成 9、制作的箭头必须能够在水火箭发射上升时不脱落，一旦有降落时与箭体自动分离。 10、如果用风筝线做伞绳，只能用胶布粘连。 组装完成水火箭的制作。 五、发射过程 1先灌水量水，不要淋湿伞和箭。
附录： 南京理工大学 科学与技术协会 活动之 “Water Rocket League Matches” 水火箭比赛
竞赛模型 图1 简易模型实物照片 一模型介绍 水火箭包括火箭体和降落伞两部分： 火箭体：主要包括火箭头舱、连接（伞）舱、动力舱、尾翼四个部分组成 降落伞：由尼龙薄膜制作而成 二材料说明 自备材料：3个1.25L 或1.5L的碳酸类饮料瓶（考虑到材料报废的问题，瓶子可适量多准备）、美化装饰材料等创意材料 主办方提供材料：专业喷嘴，尼龙薄膜（降落伞布），卡纸（尾翼），5mmKT板（可做伞仓连接件），双面胶带，502胶水，尼龙线，透明胶带等 主办方提供制作工具：美工刀，剪刀，尺等 三简要制作方法（建议方法，参赛组也可按照自己的方法进行制作） 1 火箭头舱 适量截去饮料瓶的顶部作为火箭头；按照附图1做出接口，准备与伞舱连接。
图2 火箭头舱及水火箭 2 连接（伞）舱 适量截取另一个饮料瓶的中间部分作为伞舱；以用于连接火箭头舱和动力（尾）舱，并放置降落伞。（提示：注意火箭头仓与连接（伞）仓的连接） 图3连接（伞）舱与尾翼 3 动力舱 由一个完整的1.25L或1.5L的碳酸类饮料瓶与专业喷嘴组成，喷嘴与普通瓶盖一样拧在瓶口即可。
图4 喷嘴与普通瓶盖对比 4 尾翼 参赛组自行设计。 6 降落伞 将尼龙薄膜剪成圆形，以圆心为中心在边缘选择若干对称点，用透明胶把棉线固定在选好的对称点上，棉线选择适当长度一起打结即可完成。 7 部件组合 （1）将尾翼黏在动力舱上。 （2）将伞舱套在动力舱底部粘牢。 （3）将火箭头套在伞舱上，并在火箭头上穿两根线，一根与伞舱相连，另一根与降落伞相连，以使火箭头在高空脱落时拉出降落伞。（至于降落伞具体如何打开请参赛者自行设计） 四发射方法 在动力舱内加入一定量的水，然后安装到发射架，用打气筒充气，然后按下发射架上的开关，水火箭通过动力舱内的气压将水喷出而获得向上的动力而飞出。（提示：具体发射过程在比赛现场将会有工作人员指导，动力舱的盛水量及气压直接影响发射后的滞空时间，参 赛小组需谨慎对待）
学号姓名成绩 《信号分析与处理中的数 学方法》 考试题目： 1、叙述卡享南—洛厄维变换，为什么该变换被称为最佳变换，何为 其实用时的困难所在，举例说明其应用。 2、最小二乘法的三种表现形式是什么？以傅里叶级数展开为例说明 其各自的优缺点。 3、二阶矩有限的随机变量希尔伯特空间中平稳序列的预测问题的法 方程称为关于平稳序列预测问题的yule-walker方程，试用投影法和求导法推导该方程。该方程的求解算法称为最小二乘算法，请对这些算法的原理予以描述。 4、简述卡尔曼滤波的原理，并指出其可能的应用。 5、什么是插值？有多少种插值，举一个教材之外的例子说明其应用。
1、 叙述卡享南—洛厄维变换，为什么该变换被称为最佳变换，何为 其实用时的困难所在，举例说明其应用。 形为 的方程称为齐次佛莱德霍姆积分方程，其中 为未知函数， 是参数，(),C t s 为已知的“核函数”，它定义在 ， ， 上，我们假定它是连续的，且是对称的： (1-1) 使积分方程(1-1)有解的参数 称为该方程的特征值，相应的解 称为该方程的特征函数。 固定一个变量t ，则 ()()() 1,n n n n C t s t s λ??∞ -=∑ (1-2) 表示以s 为变量的函数(),C t s 关于正交系(){}n t ?的傅立叶级数展开，而傅立叶系数正好是()n n t λ?。 设()x t 为一随机信号，则其协方差函数 (1-3) 是一个非随机的对称函数，而且是非负定的。为了能方便地应用式(1-2)，假定(),C t s 是正定的，在多数情况下，这是符合实际的。当然，还假定(),C t s 在 ， ， 上连续。 现在用特征函数系(){}n t ?作为基来表示()x t ： ()()1n n n x t t α?∞ -=∑ (1-4) 其中()()0 T n n x t t dt α?=?。因为(){}n t ?是归一化正交系，所以展开式类似于 傅里叶级数展开。但是因为()x t 是随机的，从而系数n α也是随机的，因此这个展开式实际上并不是通常的傅里叶展开。式(1-4)称为随机信号的卡享南-洛厄维展开。
水火箭活动方案 Last revised by LE LE in 2021
水火箭的制作与发射实践活动 一、水火箭简介： 水火箭又称气压式喷水火箭、水气推进火箭。是利用废弃的碳酸饮料瓶制作成动力舱、箭体、箭头、尾翼的火箭。瓶内注入一部分水，在瓶口塞上一个装有自行车内胎气门嘴芯的橡皮塞，利用高压打气筒充入空气到达一定的压力后橡皮塞爆发，瓶内水和气迅速喷出，在反作用下发射升空，推动箭体冲向空中。 活动具有以下特点： 1、材料易得，废物利用； 2、制作简单，发射简便，每个中学学生均可操作； 3、趣味性强，一般可发射十几米高或数十米远； 4、安全性好，寓教于乐，蕴含一定的创造性和趣味性； 二、活动目标： 1、使学生初步了解火箭发射的有关科学知识，懂得水火箭的原理，了解火箭发射的历史； 2、通过水火箭制作与发射实践活动，让学生体验整个设计制作过程，培养学生的团队合作，科学探究意识及认真细致、敢于创新、一丝不苟的科学态度，培养学生热爱科学、热爱航天的兴趣，激励他们以科技创新报国的精神。 3、为了提高火箭发射高度，让学生学分析优化设计方案，提高试验效果的科学工作方法，逐步提高学生的创造能力； 4、提高同学们的动手、动脑能力和培养积极探索、勇于创新的精神。 三、活动准备： 1、教师准备： ①一个完整的水火箭模型。 ②带气门嘴、气门芯的橡皮塞，课前由教师制作。方法是：在橡皮塞的正中心，用手电钻按自行车门嘴的筒管的直径大小，钻一个小孔，把气门嘴固定在橡皮塞上。 ③观看视频资料，了解有关火箭发射的历史资料，了解火箭发射的原理（可以是网上查找），由学生负责整理和汇报收集到的资料。
水火箭的制作及发射方法 1 准备材料。三四个2.5升的健力宝瓶或可乐瓶，若干X光片，几个化学器材用的3号和4号软胶塞，一整套单车气门心，剪刀、小刀各一把，透明胶、双面胶和绝缘胶布，502胶水一支。 2 机翼制作。用剪刀将X光片裁成大小相同的直角梯形28块，梯形长12cm，高6cm，斜腰和长底夹角约45度。另裁4个同上规格但高为8cm，短底相连接两面重叠的梯形（用作机翼的表面）。用双面胶将7小块梯形紧密粘成一个厚的梯形，使之平直平坦，然后用一个大的双面梯形将其紧密包住并粘紧。为使机翼的厚面平整，可用剪刀或小刀修平修直，然后将机翼的厚面用绝缘胶封住。最后，将机翼两边长出的部分向外折成90度。这样，按上述方法将其余的X光片做成三个机翼。 3 机身制作。取一个健力宝瓶（瓶头弧线过度比较自然，作火箭头利于减小空气阻力）在离下端11cm处将其横截剪开,用绝缘胶将带瓶口的部分粘紧在另一个瓶子的底部，用绝缘胶在接口处多缠绕几圈以牢固。 4 气塞制作。取一个4号的软胶塞，用开洞工具在胶塞的底部正中处开一个比气门芯套筒稍小一点的平直洞，然后用小刀横切去细端约0.6cm；将气门芯套筒上一个面积较大的“戒指”（五金店有卖），从软胶塞的细端往上把气门芯装好，套上一个同样的“戒指”，拧上螺丝，稍微紧就可以。最后将气塞用磨刀石磨成圆柱体，达到刚好能够完全进入可乐瓶口或稍紧一点，装上气门芯即可使用。 5 炮头制作。取一个3号软胶塞用小刀将其削尖且圆滑。 6 组装机翼。取一个健力宝瓶剪一个长比机翼长稍长的两面相通的圆柱体，然后用透明胶和绝缘胶将4个机翼4等分紧密粘好。最后，将粘好机翼的圆柱体套在水火箭的底部使其与瓶口相平（这不一定是最佳位置，可在飞行实践中上下调节寻找确定），用绝缘胶缠绕粘紧。 7 其他。为增大气塞和瓶口的接触面以增大瓶内气压，可用小刀将气塞大端削细一点并使之圆平粗糙。由于机身增长了一节做火箭头，火箭头部分较轻不平衡，可适当往里面塞纸以达到平衡。为尽可能减小空气阻力，将用软胶塞做成的炮头用502胶水在火箭头瓶口粘好。 按以上方法一个简单的水火箭便制作完成。根据我们研制的水火箭，通过实践的改进，水平方向飞行可达160米左右，竖直方向飞行可达40~50米。 水火箭发射方法： 1 水量调控。水火箭用水量和火箭容气空间有一定的比例，不能太多也不能太少，最佳用水量约为火箭容气空间的1/4到2/5之间（2.5升的空间大约装600毫升左右，可多试验几次寻找确定）。 2 发射角度。水平方向飞行，由于空气的阻力，发射的最佳角度在50到55度之间，不同的水火箭可能不同，可通过控制变量的方法试验确定。（我们制作的水火箭最佳角度是53度左
目录 课题名称 关键词 研究的背景及目的 研究的对象及其原理 小组分工及其步骤安排 研究的方法及过程 实验效果分析与实验得失总结心得与感受参考文献 致谢 年级：高一班级：1112班 指导教师：陈义华组长：罗慧珍
课题名称：水火箭制作与发射 指导教师：陈义华 班级： 1112班 组长：罗慧珍 组员：罗慧珍、胥哲、李思雨、张思睿、游迷熵、汤为、陈宇璐、张琛欣、谭灵妃、李梓健 关键词：自己动手水火箭 课题研究的背景：“中国航天作为世界航天的一个重要组成部分，为世界航天的发展作出了积极的贡献。”中国航天事业近年来蓬勃发展：自一九五六年 创建以来，迄今已达到相当规模和水平，在卫星回收、一箭多星、低温燃料火箭技术、捆绑火箭技术以及静止轨道卫星发射与测控等许多重要技术领域，已跻身世界先进行列；在遥感卫星、通信卫星、科学实验卫星、导航定位卫星研制与应用以及载人飞船试验等方面均取得重大成果，社会效益和经济效益显著。 2011年9月29日21时16分0秒，天宫一号在酒泉卫星发射中心发射升空。载人航天工程总指挥常万全宣布天宫一号目标飞行器发射圆满成功。中国从 发射“神七”到发射“天宫一号”，从“天宫一号”的设计到发射，只用了很短 的时间，这在国际航天领域是非常突出和令人瞩目的事件。在国际空间科研和实验中，中国的进展速度最快，超过了任何国家。如此种种让无数的中华少年感到由衷的自豪和高兴，并相信中国将会取得更大的成功。 研究目的： 1.通过水火箭制作与发射活动，初步了解火箭发射的有关科学知识，懂得航天火 箭的原理；在实践的过程中，培养在实践中反复探究、遇到问题采取反复实践、 借助已有生活经验、学习他人经验等方法去再创造，不断解决问题的能力，同时 提高创造能力培养学生的合作精神，探究意识及认真细致、敢于创新、一丝不苟 的科学态度； 2.水火箭是寓教于乐、科技含量高,深受广大青少年喜爱的动手、动脑的科普教 材。可以让我们直观了解导弹,运载火箭的发射升空,回收的过程,导弹的飞行与 飞机的飞行原理及不同点。解释牛顿第一、第二、第三定律（作用与反作用、惯 性、能量守恒定律）了解一些基本的空气动力学和飞行力学等方面知识。使广大 青少年了解航天科技，热爱航天科技,为国家航天事业培养、造就、输送优秀人
信号处理常用方法 对于实时数据采集系统，为了消除干扰信号，通常需要对采集到的数据进行数字滤波，常采用的数字滤波法有以下几种： 一、算术平均滤波法 算术平均滤波法是指对一点数据连续采n个值，然后取其平均值。这种方法能够滤除一般的随机干扰信号，使信号变的平滑，但当n值较大时，灵敏度会降低，故n值要视具体情况进行选取。一般情况下取3～5平均即可。 二、滑动平均滤波法 算术平均滤波法每计算一次数据需要采集n次数据，这对于测量数据较慢或要求数据计算速度较快的实时控制系统则无法使用，此时可采用滑动平均滤波法。滑动平均滤波法是把n个采样值看成一个队列，队列是长度为n，每进行一次采样就把采样值放入队尾，而去掉原队首的一个采样值，这样，队列中就始终有n个“最新”的采样值，对这n个值进行平均就可以得到新的滤波值。 滑动平均滤波法对周期性的干扰具有较好的抑制作用，但对偶然出现的脉冲性干扰抑制作用差，难以消除由于脉冲干扰而引起的采样值的偏差。 三、去极值滤波法 算术平均滤波法和滑动平均滤波法都难以消除脉冲干扰所引起的误差，会将脉冲干扰“平均”到结果中去。在脉冲干扰严重的场合可采用去极值平均滤波法。去极值平均滤波法的思想是：连续采样n个值，找出并去除其中的最大值和最小值，然后对其余的n-2个值求平均，即可得到有效采样值。为了使算法简单，n通常取偶数，如4，6，8，10等。 四、中位值滤波法 对某一被测信号连续采样n次，然后把n次采样值按大小排序，取中间值为本次采样值。为方便，n一般取奇数。算法上，则可以采用“冒泡法”来对这n个数据进行排序。中位值滤波法能有效地克服因偶然因素引起的波动干扰，但对于一些快变参数则不宜采用。
制作水火箭 一、教学目标 1、了解火箭的神奇威力和我国的宇航发展历史；学会水火箭的制作方法和发射技巧，激发学生的爱国之情。 2、通过活动让学生了解水火箭也能用废弃物来制作，启发学生寻找周围材料制作火箭。 3、通过活动培养学生创新精神和创造能力。 活动重点：水火箭的设计 活动难点：降落伞的制作 二、技能要点分析： 1、材料、工具使用说明： 材料：600毫升装的可乐空瓶3个（可乐瓶要带盖，可乐瓶可大，也可小，但是3个可乐瓶要一样大小）、胶带、双面胶、厚卡纸、50×50cm尼龙薄膜1块、细线250cm,粗线100cm,装饰纸少许。 工具：剪刀、手工钻（水火箭嘴、发射架需市场购买）。 2、整体设计技术 仔细观察水火箭的各个部件，想想水火箭是靠什么飞上天空的，制作水火箭的关键是什么？然后设计一枚水火箭。水火箭的设计包括：火箭体和附件两个部分。火箭体主要由：动力舱――火箭头――发射舱――储备舱四个部分制作而成的。全部箭体都是由可乐瓶制作而成，可乐瓶一共用三个；附件有：降落伞。降落伞是由尼龙薄膜制作而成。 让学生看看：是看看降落伞的外形与结构。让学生想想：主要是想怎样设计水火箭更加合理。 通过看看想想，然后把想好的制作流程设计写到书本的空白处。 3、箭体制作技术 以600毫升装的可乐瓶为例 ①制作动力舱：用一个可乐瓶，这个可乐瓶不能漏气。检测方法：只要对着可乐瓶吹气，气没有泄漏就行，无需加工。 ②制作火箭头：截取可乐瓶的前半部与尾部，再把它首、尾套起来，然后用胶带粘牢。 ③制作发射舱：截取一个可乐瓶的中间部分，高12㎝。套入动力舱(可乐瓶的口部)，用胶带粘牢。 ④制作储备舱：再截取一个可乐瓶的中间部分，高12㎝。套入动力舱（可乐瓶的尾部），用胶带纸粘牢。 检查发射舱、动力舱、储备舱是否成一直线。 ⑤美化火箭体：用彩纸美化 注意：美化火箭体时，不要把整个火箭体全部贴满，要留一条1㎝宽的缝隙，以备发射时观察水位用。 ⑥制作尾翼：先用较厚的有一定硬度的16k大小的卡纸纵向对折，在上面画