【知识链接】
一、《中华人民共和国刑法》第一百二十八条 违反枪支管理规定，非法持有、私藏枪支、弹药的，处三年以下有期徒刑、拘役或者管制；情节严重的，处三年以上七年以下有期徒刑。
二、枪支界定：
《中华人民共和国枪支管理法》第四十六条 本法所称枪支，是指以火药或者压缩气体等为动力，利用管状器具发射金属弹丸或者其他物质，足以致人伤亡或者丧失知觉的各种枪支。
［结论：手持式水火箭发射枪不是利用“管状器具发射”金属弹丸或者其它物质，因此不属于枪支］
根据《公安机关涉案枪支弹药性能鉴定工作规定》中的第三点，枪支的认定标准主要包括以下三点：
(一)凡是制式枪支、弹药，无论是军用还是民用，一律认定为枪支、弹药；
(二)凡是能发射制式(含军用、民用)枪支子弹的非制式枪支(包括私自制造、改制枪支)，一律认定为枪支；
(三)对不能发射制式弹药的非制式枪支，按照《枪支致伤力的法庭科学鉴定判据》（GA/T 718-2007）的规定，当所发射弹丸的枪口比动能大于等于1.8焦耳/平方厘米时，一律认定为枪支。
［结论：通过试验，手持式水火箭发射枪枪口比动能小于等于1.8焦耳/平方厘米，因此不属于枪支］
《枪支致伤力的法庭科学鉴定判据》（GA/T 718-2007）的规定：
枪：以火药、气体等为动力，利用管状器具发射弹丸，口径通常小于20mm的各类身管射击武器。
比动能：弹丸所具有的动能与其最大横截面积之比值。
枪口比动能：以火药为动力的枪支发射的弹丸距枪口50cm处的比动能，以气体为动力的枪支发射的弹丸距枪口30cm处的比动能。
具有以下两种情形之一的，即可认定为枪支：
1.将枪口置于距厚度为25.4mm的干燥松木板1米处射击，当弹头穿透该松木板时，即可认为足以致人死亡；
2.弹头或弹片卡在松木板上的，即可认为足以致人伤害。
［结论：手持式水火箭发射枪弹射出的水瓶不足以击破木板或卡在木板上，因此不属于枪支］
有人认为第二个物品是枪支，本实验从技术和法律的角度鉴定它是否是枪支，设计一个试验方案测试它的比动能。
【试验名称】手持式水火箭发射枪比动能测试
【试验目的】
1.从技术和《枪支管理法》的角度鉴定手持式水火箭发射枪是不是“枪支”。
2.对手持式水火箭发射枪射出的瓶子进行比动能测试：
比动能公式：Ｋ＝Ｅ／Ｓ，Ｅ为瓶子的动能，Ｓ为瓶子的横截面积。
【试验原理】
射出的瓶子的动能公式为Ｅ＝mv2/2，则比动能为Ｋ＝Ｅ／Ｓ＝mv2/(2S),实验只要测出瓶子的速度v、瓶子的质量m、瓶子的横截面积Ｓ，即可求出比动能。
试验方案描述：
瓶子射到单摆上，单摆捕获瓶子然后共同摆动升高，运用碰撞过程动量守恒和摆动过程机械能守恒，计算出瓶子的射入速度，从而计算出瓶子的初动能。
具体原理如下：
把大型桶装水桶（桶侧边开个大洞，桶里面放置松软填充物作缓冲）用绳子悬吊于天花板上形成一个单摆，摆长为Ｌ（悬点到桶重心距离），桶的质量为Ｍ，质量为m的瓶子以速度v水平射入静止的桶内，桶捕获瓶子后以共同的速度Ｖ一起摆动，水平方向的摆幅为ＡＢ。碰撞前后动量守恒mv=(M+m)V，得到v＝（Ｍ+m)V/m。摆到最高点时绳与竖直方向的夹角为θ，桶上升的高度h=L-Lcosθ=L-Lcos(arcsin(AB/L)。上升过程机械能守恒(M+m)V^2/2=(M+m)gh，得到Ｖ＝√（2gh）=√（2gL(1-cos(arcsin(AB/L))))。所以v＝（Ｍ+m)V/m＝（Ｍ+m)√（2gL(1-cos(arcsin(AB/L))))/m。
瓶子的动能Ｅ＝mv2/2=(Ｍ＋m）^2gL(1-cos(arcsin(AB/L)))/m。
瓶子的比动能Ｋ＝Ｅ／Ｓ＝mv2/2/S=(Ｍ＋m）^2*gL(1-cos(arcsin(AB/L)))/m/S
【试验设备】
1.手持式水火箭发射枪（附水瓶）
2.电动充气泵（带气压表）
3.吊于天花板上的大桶装水桶（桶侧边开个大洞，桶里面放置松软填充物）
4.天平
5.台式秤
6.米尺
【试验步骤】
１．用台式秤测出大型桶装水桶（里面放置好松软填充物作为缓冲材料）的质量Ｍ。
２．水桶悬吊于天花板上，测出摆长Ｌ（悬点到桶重心距离）。
２．用天平测出空水瓶的的质量m。
４．用尺子测出水瓶的直径d
５．水瓶装到发射枪上，给瓶子充４个大气压的气。
６．在距离水桶１米远处，对着水桶（此时水桶静止状态）的侧边洞水平射出瓶子。
７．桶捕获瓶子后一起摆动，测出桶摆动的幅度AB。
【试验数据记录和数据分析】
１．数据记录：
M=__kg m=__kg L=__m AB=__m S=π(d/2)2=__m2
２．数据处理：
瓶子动能Ｅ=mv2/2=(Ｍ＋m）^2*gL(1-cos(arcsin(AB/L)))/m=__
瓶子比动能Ｋ=Ｅ／Ｓ=mv2/2/S=(Ｍ＋m）^2*gL(1-cos(arcsin(AB/L)))/m/S=__
１．数据记录：
M=0.8kg; m=0.02kg; L=1.30m;
AB=0.4m; S=π(d/2)2=3.14*(6/2)^2=28cm2 ;
２．数据处理：
瓶子动能Ｅ=mv2/2mv2/2=(Ｍ＋m）^2*gL(1-cos(arcsin(AB/L)))/m=20.78J
瓶子比动能Ｋ=Ｅ／Ｓ=mv2/2/S= mv2/2/S=(Ｍ＋m）^2*gL(1-cos(arcsin(AB/L)))/m/S=0.74J/cm2
【试验结论】
鉴定结论：
（１）持式水火箭发射枪枪口比动能小于等于1.8焦耳/平方厘米。因此它不属于枪支。它是安全的科教仪器。
（２）手手持式水火箭发射枪不是利用“管状器具发射”金属弹丸或者其它物质。因此它不属于枪支。
（３）手持式水火箭发射枪弹射出的水瓶不足以击破木板或卡在木板上。因此它不属于枪支。
【知识引申】
水火箭的设计与制作是中小学比较经典的科技实践活动，它可以让学生比较直观了解火箭升空过程和导弹的飞行轨迹，也可以探究牛顿定律等力学原理，它是一项有趣、震撼、科普性极强的活动。
【其它方案】
方案２：运用瓶内高压气体从瓶口喷出所做的功
思路：根据气体做功公式Ｗ=Ｐ△Ｖ(P为气体压强，△Ｖ为气体膨胀的体积），气体从瓶口喷出所做的功等于Ｗ=Ｐ△Ｖ（正常发射时，瓶内最大气压为４个大气压傎Ｐmax=4*1.01*10^5Pa、怡宝水瓶子体积为Ｖ瓶＝５５５ml，瓶里的气体变为１个大气压时，气体体积变为４Ｖ瓶，则膨胀体积为△Ｖ＝３Ｖ瓶），由Ｐ－△Ｖ坐标易知，Ｗ＝Ｐ△Ｖ公式中，Ｐ取压强中间值Ｐ＝Ｐmax/２，所以气体做功为Ｗ=Ｐ△Ｖ=Ｐmax/２*３Ｖ瓶=３ＰmaxＶ瓶/２，由动能定理得瓶子和气体获得的动能就是Ｅ＝Ｗ=３ＰmaxＶ瓶/２，因为气体后退的距离更大，所以瓶子获得的动能可能只占总动能的10%左右，所以瓶子的动能是Ｅ瓶＝Ｗ*10%=３ＰmaxＶ瓶/２*１０％，把Ｐmax＝4*1.01*10^5Pa，Ｖ瓶＝5*10-4m3代入得
瓶子动能：
Ｅ瓶＝３ＰmaxＶ瓶/２*３０％＝3*4*1.01*10^5*5*10-4/2*10%=30J(是方案１是21Ｊ）
瓶子比动能：
Ｋ=Ｅ／Ｓ=30/28=1.07J/cm2(方案１是0.74）
根据动能公式Ｅ瓶=mv2/2。得瓶子速度：
v=√(2Ｅ瓶/m)=√(2*30/0.02)=55m/s(方案１测得是45m/s)
方案３：利用竖直上抛公式算出瓶子的射出速度
思路：竖直向上射出瓶子，测出瓶子上升的高度h，运用竖直上抛运动公式v2＝2gh，计算出瓶子射出速度v（空气影响太大，这个方法误差太大，此方法可以测量以水作动力且火箭头配了重的水火箭射出速度）。
【教学反思】
本专题采用“引-学-用-评-构”五部教学模式进行教学。
引：提问是否是枪支？引入枪支的法律责任和枪标支准，提出测试比动能的任务。
学：设计和讲解测试方案原理
用：进行实物测试
评：进行数据处理，鉴定是否是枪支，讨论试验过程优点和存在问题。
构：构思还有没有其它测试方案。
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